[發明專利]一種無定形芘芴類衍生物的載流子遷移率的預測方法

有效

• 申請號: 201910372001.1
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110097926B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 唐超;孟令坤;龐虎生;丁巖;蔡海同;徐慧
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

一種無定形芘芴類衍生物的載流子遷移率的預測方法，包括如下步驟：步驟1，基于絕熱勢能面法計算分子的電子和空穴重組能；步驟2，確定每種分子的密度，依此密度構建了每種分子的無定性格子模型；步驟3，利用高斯程序計算了無定形分子格子內主要傳輸路徑中二聚體的電荷轉移積分；步驟4，預測了該系列分子的電子和空穴遷移率；本發明可以預測出無定形芘芴類衍生物有機半導體材料的載流子遷移率的大小，對于研究材料的光電性能和新型有機光電材料的計的設計合成有很大的指導意義，研究對象包括但不局限于芘芴類衍生物。

技術領域

本發明涉及量子化學計算領域，具體涉及一種無定形芘芴類衍生物的載流子遷移率的預測方法。

背景技術

有機半導體材料由于在有機電致發光器件(OLED)，有機場效應晶體管(OFET)，有機太陽能電池(OPV)等領域有極大的應用，因此得到了工業界和科學界濃烈的研究興趣。與傳統的無機半導體相比，有機半導體在制備價格、種類多樣性、靈活性等方面顯示出明顯的優越性。從有機半導體器件的工作原理來看，主要是有機半導體材料中載流子的傳輸來進行的。因此，載流子傳輸能力是決定器件性能好壞的關鍵性因素，而衡量有機半導體材料載流子傳輸能力的重要參數則是載流子遷移率，它反應了電子以及空穴載流子的運動能力，因此該參數的測量十分重要。

近年來，芘芴類衍生物作為優良的藍光發光材料一直是有機光電子學領域的研究熱點。唐超等人在2017年發表了關于芘芴類衍生物分子內超共軛效應的報道，研究發現兩個孤立共軛體系間的電子云可以離域和相互轉移，因此研究此類材料的內在電荷傳輸特性有利于它們在有機電子學更深層次的應用。由于外加電場和電極修飾等問題的影響，僅通過實驗現象無法完成對材料的傳輸性能和設計的研究，因此從量子化學計算它的電荷傳輸特性有很大的意義。

DuanYu-Ai等人使用模擬晶體的方法研究了四噻吩并芳烴衍生物的電荷傳輸性能，但是絕大多數有機半導體材料都是無定形材料，關于無定形材料的量子化學理論研究還少，因此尋求準確的無定形芘芴類有機半導體材料的載流子遷移率的預測方法具有廣泛的需求和重大的意義。

發明內容

本發明針對上述背景技術中提出的問題，提出一種無定形芘芴類衍生物的載流子遷移率的預測方法，填補當前無定形芘芴類有機半導體材料的載流子遷移率的預測方法的技術空缺。

一種無定形芘芴類衍生物的載流子遷移率的預測方法，包括如下步驟：

步驟1，基于絕熱勢能面法計算分子的電子和空穴重組能；

應用量子化學計算軟件采用密度泛函B3LYP/6-31G(d)方法優化分子的中性態和離子態構型；

步驟2，確定每種分子的密度，依此密度構建了每種分子的無定性格子模型；

通過軟件進行建模，建立分子BP1，BP2，PFP1，PFP2，OP1和OP2的無定形立方格子，邊長分別為a＝25.3056，26.4904，26.7794，25.9933，25.9812和然后進行能量最小化；

步驟3，利用高斯程序計算了無定性分子格子內主要傳輸路徑中二聚體的電荷轉移積分；

步驟4，預測了該系列分子的電子和空穴遷移率；

利用Marcus速率理論結合愛因斯坦方程評估該分子材料的電子和空穴載流子的遷移率。

進一步地，所述步驟1中，應用量子化學計算軟件，采用密度泛函B3LYP/6-31G(d)方法優化分子的中性態和離子態構型，據此，分子構型改變包括四個基本能量：E，中性構型下的中性分子能量；E^*，離子構型下中性分子能量；E₊，離子構型下離子態能量；中性構型下離子態能量，以此算出重組能，用以下公式表示：