簡并基態(tài)高聚物的激發(fā)和極化.pdf

1、復旦大學碩士學位論文簡并基態(tài)高聚物的激發(fā)和極化姓名：陸海云申請學位級別：碩士專業(yè)：理論物理指導教師：孫鑫2002.5.25簡并基態(tài)高聚物的激發(fā)和極化引言九十年代初．劍橋大學C a v e n d i s h 實驗室發(fā)現(xiàn)共軛高分子材料( 例如P P V ．I ，P Q等) 可以實現(xiàn)電致發(fā)光{ l l 。用這些材料可制成大面積完全柔性的平板顯示器，以及高效率．長壽命的L E D 器件，具有誘人的應用前景。這促使研究者從理論j 二解釋3 e

2、發(fā)光機理”I ，從而進一步提高其發(fā)光性能。人們特別對高分子中的激發(fā)態(tài)( c x c i t o n ) 和光學性質的關系進行了大量的研究”?！保呀?jīng)證實，在P P V 中主要的光激發(fā)準粒予是激予1 7 I 。近年來飛秒技術的發(fā)展是人們擁有更細的時間分辨率( f e m t o s e c o n d 量級) ，從麗能夠研究分子的瞬態(tài)過程及高激發(fā)態(tài)。在高激發(fā)濃度下，激予會二次激發(fā)形成雙激予( b i e x c i t o n ) 或鏈問

3、極化子對( i n t e r c h a i np o l a r o np a i r s ) { 7 1 o 雙激子態(tài)對材料的非線性光學性質，例如三次諧波產(chǎn)生具有重要貢獻。因為高分子電致發(fā)光是在電場下進行的，激子的極化對發(fā)光過程有重要的影I 吶㈣l 。在強電場下，激子將解離( f i s s i o n ) 為一對極化予( p o l a r o n ) ，出現(xiàn)發(fā)光淬滅現(xiàn)象?。孫鑫等㈣?計算了非簡并基態(tài)共軛高分子中的激子和雙激予態(tài)

4、在靜電場中的電荷分布和電偶極矩，求得靜態(tài)極化率。他們發(fā)現(xiàn)在外電場中，雙激子具有反向極化的奇異特性：激子和雙激予在電場中的極化方向是相反的，激子的感應電偶極矩沿電場方向( 正極化) ，但雙激子的感應電偶極矩逆電場方向( 負極化) 。乍看起來，負極化似乎違反了庫侖定律，而且迄今為止，還未觀察到任何具有負極化率的分子。分析指出?l ，對于基態(tài)，任何體系的極化率必是正值，但是對于某些特殊的激發(fā)態(tài)，3 ￡極化率可以為負值。這是波函數(shù)正交化所產(chǎn)生的

5、量子效應。從雙激子奇異的極化性質出發(fā)，孫鑫等指出存在一種新的光致現(xiàn)象( P h o t o i n d u c e dp h e n o m e n o n ) ，光致極化反轉( P h o t o i n d u c e dP o l a r i z a t i o nh w e r s i o n 簡稱P I P I ) ?I 。帶有激子的高分子，其極化率為正。當激子吸收一個光子變?yōu)殡p激子時，高分子的極化率變?yōu)樨?，也就是說，吸收一個

6、光子是高分子的電偶極矩的方向倒轉過來。用它可以制成單分子的超快光電開關。有機分子特別是高分子的種類繁多，而且其結構易變，因而便于進行分子設計，用來制備具有一定光電功能的材料。例如，接上基團( r a t i c a l ) 可產(chǎn)生電荷轉移，用不同的基團就可形成d o n o r 和a c c e p t o r ，從而使單個分子可成為一個單元器件。單個有機分子的尺度為I 至1 0 個納米，因此用有機分子可制備納米器件。1 1 4 1有機

7、分子和高分子還具有優(yōu)良的發(fā)光功能，P P V 等高分子在幾伏電壓下就可發(fā)出不同顏色的光( 電致發(fā)光，e l e c t r o l u m i n e s c e n c e ) l I I 。反過來，在電場中的高分予，吸收光子后會產(chǎn)生極化反轉( p h o t o i n d u c e d p o l a r i z a t i o nr e v e r s i o n ，P P R ) I I ”，電偶極矩的反轉時間只有1 5 0