Transport náboje v anizotropní lamelární struktuře konjugovaných polymerů

0492537 - ÚMCH 2019 RIV CZ cze J - Článek v odborném periodiku
Toman, Petr - Menšík, Miroslav - Pfleger, Jiří
Transport náboje v anizotropní lamelární struktuře konjugovaných polymerů.
[Charge transport in anisotropic lamellar structure of conjugated polymers.]
Chemické listy. Roč. 112, č. 8 (2018), s. 557-563. ISSN 0009-2770. E-ISSN 1213-7103
Grant CEP: GA MŠMT(CZ) LO1507
Institucionální podpora: RVO:61389013
Klíčová slova: conjugated polymers * lamellar structure * charge transport
Obor OECD: Polymer science
Impakt faktor: 0.311, rok: 2018
http://www.chemicke-listy.cz/ojs3/index.php/chemicke-listy/article/view/3157

Interakce π-π v konjugovaných polymerech způsobují skládání polymerních řetězců do lamel, které dále řazením za sebe vytvářejí vlákna. Ohyby řetězce způsobují narušení konjugace omezující pohyb náboje po řetězci pouze na vzdálenost odpovídající šířce vlákna. Náboj, který je většinou děrového typu, se v látce pohybuje pomocí přeskoků mezi jednotlivými konjugovanými segmenty. V článku je představen nový teoretický model založený na kombinaci kvantového a semiklasického přístupu, jež vysvětluje zvláštnosti transportu náboje v těchto látkách. Zatímco nábojové stavy na konjugovaných segmentech se vzhledem k těsné vazbě mezi opakovacími jednotkami popisují pomocí kvantových metod, pro popis přeskoků mezi segmenty se používá semiklasické (Marcusovo) přiblížení se zahrnutím termalizace nosičů náboje mezi následnými přeskoky. Na příkladu poly(3 hexylthiofen)u je ukázáno, že tento model dokáže popsat závislost děrové pohyblivosti na elektrickém poli pro různé orientace polymerních lamel, což je důležité pro počítačovou simulaci reálných součástek organické elektroniky, zejména charakteristik tranzistorů řízených polem.

The π-π interactions in conjugated polymers make the polymer chain folded into lamellas, which stack up to form a nanofiber. The chain folding interrupts conjugation and, consequently, limits the on-chain motion of charge carriers to the range of nanofiber width only. Charge carriers, usually positively charged holes, are transported in the polymer bulk by means of hopping among the conjugated chain segments. In this paper, we put forward a new theoretical model of the charge transport combining the quantum and semiempirical approaches, and elucidate particularities of the charge transport in this kind of materials. While the charge carrier states on a single conjugated chain segments are described within quantum chemistry by a tight-binding model, the inter-chain charge carrier hopping is treated within the semi-classical Marcus theory taking into account a charge carrier thermalization between subsequent hops. Numerical calculations performed on poly(3-hexylthiophene) as an example of conjugated polymer with lamellar structure showed that the presented model can describe the dependence of the hole mobility on the electric field for various mutual orientations of the electric field and the lamellas. This is important for theoretical simulations of the performance of real organic electronic devices, namely electrical characteristics of the organic field-effect transistors.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0286784