摘要基于密度泛函理论（DFT）和非相关的跳跃模型，研究了二噻吩并噻吩dithieno[2,3-b:3',2'-d]thiophene (DTT)的三种衍生物7H-cyclopenta[b]thieno[2,3-d]thiene-2,6-diylbis(phenylmethanon（DB-DTT); 7H-cyclopenta[b]thieno[2,3-d]thiene-2,6-diylbis(pentafluorophenylmethanone)(DFB-DTT);(6-benzoyl-7H-cyclopenta[b]thieno[2,3-d]thiophen-2-yl)(pentafluorophenyl)methanone(FBB- DTT)的电子传输性能。计算其轨道能级，重组能和电子亲和能，基于跳跃模型和Marcus电荷转移理论求得电荷扩散系数和电子迁移率。并根据结果讨论氟取代基对电荷传输性质的影响。研究结果表明电荷转移主要发生在π-π共轭的相邻分子之间。引入氟取代基可使材料的失电子能力降低，从而提升有机半导体材料的稳定性。研究结果能够对实验选择与合成高性能的新型有机半导体带来帮助。33621
毕业论文关键词 有机半导体；密度泛函理论；转移积分；电荷迁移率
Title Theoretical investigations on charge mobility of dithieno[2,3-b:3',2'-d]thiophene derivatives
Abstract
Electron transport characteristics of three organic semiconductors, DB-DTT, DFB-DTT and FBB-DTT, have been investigated at the molecular and crystal levels by means of the density functional theory (DFT) calculations and the incoherent charge-hopping model. We calculated the orbital energy levels, reorganization energy and the electron affinities. We obtained electron diffusivity and electron mobility base on the hopping model and Marcus charge-transfer theory. According to the result we discussed the effects of substituent on the electron transport characteristics. Research results showed that the electron transport processes occur in parallel dimers between two neighboring molecules with π-stacking interactions. And the substituent of fluorine atom lowers the organic semiconductors' electron-donating abilities, thereby, the stability have been improved. The results are helpful for experimentalists to choose the candidate materials and to design novel organic semiconductors.
Keywords Organic semiconductors；Density functional theory(DFT)；Transfer integral；Electron mobility
目次
1引言 1
2有机半导体(OSC)材料研究现状 3
2.1有机半导体材料种类 3
2.2有机半导体器件 3
3研究问题与方法 6
3.1研究内容 6
3.2n-型有机半导体分子的设计、优化与筛选 6
3.3影响n-型有机半导体性能的多因素归纳分析 7
3.4研究方法 8
3.5计算说明 8
4研究结果 11
4.1前线分子轨道 11
4.2重组能和电子亲和能 12
4.3转移积分 13
4.4迁移率 16
结论 17
致谢 18
参考文献19
1引言
有机半导体是指具有半导体性质的有机材料，在人们的印象中有机物应该都是绝缘的，但如果有机物中存在π-π共轭，那么电子就可以通过π电子云重叠移动，所以典型的电荷迁移都是发生在有机半导体材料分子间的空穴或电子π中间。在过去数十年中，随着有机场效应晶体管(OFETs)，有机发光二极管(OLEDs)，有机太阳能电池(OPVs)，以及各种类型的传感器的高速发展，有机半导体成为学术研究和商业技术应用的主题。
尽管有机半导体的电荷迁移率要低于无机半导体，但它们仍有很多传统无机半导体无法比拟的优点：(1)有机半导体材料分子种类多，从而决定其化学结构的多样性，这为设计具有所需功能的分子材料及器件提供了可能；(2)有机高分子化合物便于光电集成；(3)通过化学反应制备，方便简单；(4)可用于大面积柔性器件的制备；(5)分子尺度为纳米级，可提高电子元器件集成的密集程度，适于功能设计，是当代纳米技术应用的重要组成部分[1]。 二噻吩并噻吩衍生物电荷迁移率理论研究:http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_30804.html