有機(jī)共軛聚合物的反向極化研究.pdf

1、有機(jī)共軛聚合物作為一種新型的功能材料，既具有金屬和半導(dǎo)體的電子性質(zhì)，又具有聚合物的易加工、有柔性的機(jī)械特點(diǎn)，成為近年來的研究熱點(diǎn)。對(duì)具有準(zhǔn)一維特征的聚合物分子的結(jié)構(gòu)和特性，特別是其獨(dú)特的電磁光特性，可以說已經(jīng)有了一個(gè)比較深入的理解。理論工作中無論從量化還是物理建模出發(fā)，都得到了與實(shí)驗(yàn)基本一致的結(jié)果。 有機(jī)聚合物材料通過摻雜或光電誘導(dǎo)可以產(chǎn)生孤子、極化子、激子和雙激子等非線性元激發(fā)，這是有機(jī)半導(dǎo)體與傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體的根本區(qū)別所在。

2、激子或雙激子態(tài)對(duì)應(yīng)的是中性激發(fā)態(tài)。因此有機(jī)器件中電荷傳輸?shù)妮d流子主要是孤子、極化子和雙極化子，并且這三種元激發(fā)對(duì)應(yīng)于不同的電荷——自旋關(guān)系（只有中性孤子和帶單個(gè)電荷的極化子攜帶1/2自旋）。深入理解聚合物中各種元激發(fā)對(duì)于研究聚合物的功能特性，及其在光電方面的廣泛應(yīng)用具有十分重要的意義。 所謂反向極化，就是說分子偶極矩的方向與外電場(chǎng)的方向相反。報(bào)道中指出，納原子中的激發(fā)態(tài)—Ryder態(tài)具有負(fù)的極化率。最近，復(fù)旦大學(xué)的孫鑫教授有指出

3、有機(jī)共軛聚合物中的雙激子態(tài)同樣可以具有反向極化的特征，并對(duì)其機(jī)制和可能的應(yīng)用作了較深刻的物理分析。要理解物質(zhì)中反向極化的現(xiàn)象，我們必須從量子力學(xué)的角度來分析。在經(jīng)典物理中，電子在任何時(shí)刻都有一個(gè)特定的位置，電場(chǎng)力直接作用上并使其運(yùn)動(dòng)。這意味著電子的運(yùn)動(dòng)由電場(chǎng)決定。而在量子力學(xué)中，電子態(tài)由波函數(shù)來描述，波函數(shù)是描述分子哈密頓的本征態(tài)，極化是電場(chǎng)引起的波函數(shù)的變化。 反向極化是高分子聚合物中的新現(xiàn)象，固態(tài)聚合物材料中鏈間耦合對(duì)雙激子

4、態(tài)反向極化具有較大的影響，通過增加聚合物分子之間的聚合度可大幅提高雙激子態(tài)的反向極化特性；通過對(duì)帶電低聚物分子進(jìn)行單光子激發(fā)獲得了反向極化，從而使反向極化的實(shí)現(xiàn)降低了難度。我們發(fā)現(xiàn)：帶電低聚物分子中的反向極化行為與分子尺寸是密切相關(guān)的，低聚物分子只有在一定尺寸范圍內(nèi)才能保持反向極化的特征，而且存在臨界共軛長(zhǎng)度，在此處體系的反向極化具有最大值。盡管在電子相互作用不是很強(qiáng)時(shí)，體系的反向極化始終是存在的。另外，我們還指出帶電低聚物分子的反向極