Finite Temperature TD-DMRG for the Carrier Mobility of Organic Semiconductors
大量的非绝热动力学研究被用来揭示有机半导体中载流子输运的本质。本文提出了一种基于“近似精确”图形处理单元（GPU）的有限温度TD-DMRG方法来计算有机半导体中载流子迁移率，该方法采用电子-声子模型，特别是红荧烯晶体，其参数由第一性原理导出.我们发现，（i）TD-DMRG是一个通用的和强大的方法，可以弥合跳跃和带图片之间的差距，涵盖了广泛的电子耦合强度;和（ii）与现实的参数，TD-DMRG是能够占实验观察到的“类带”输运行为（$\partial μ/ \partial T < 0$）在红荧烯。我们进一步研究了电荷输运的同位素效应的长期困惑，并明确地证明了负同位素效应（$\partial μ/ \partial m < 0$，其中$m$是原子质量）应该是普遍的。
2020-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Concentration-dependent mobility in organic field-effect transistors probed by infrared spectromicroscopy of the charge density profile
我们表明，红外成像的电荷密度分布在有机场效应晶体管（FET）可以探测传输特性，这是难以访问的传统的接触式测量。具体而言，我们进行实验和建模的聚（3-己基噻吩）（P3 HT）FET中的电荷注入的栅极绝缘体的电阻相对较低的影响的红外光谱。我们的结论是，P3 HT的迁移率具有幂律密度依赖性，这是一致的激活输运在无序诱导的态密度的尾巴。
2007-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Mobility and Saturation Velocity in Graphene on SiO2
我们研究了室温以上（300-500 K）和高场（~1 V/um）下SiO2上石墨烯的迁移率和饱和速度。数据进行了分析，包括门控载体，热发电，“水坑”收费，焦耳加热的实际模型。迁移率和饱和速度都随着温度的升高而降低，温度高于300 K，载流子密度高于2 × 10^12 cm^-2。在低载流子密度下，饱和速度大于3 × 10^7 cm/s，并且在高达1.2 × 10^13 cm^-2时仍大于Si中的饱和速度。输运似乎主要受到SiO2衬底的限制，但结果表明，固有的石墨烯饱和速度可能是这里观察到的两倍以上。
2010-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical conductivity and optical effective mass in a high-mobility organic semiconductor: Implications for the nature of charge transport
我们提出了一个多尺度模拟红荧烯晶体的红外光学性质。计算结果与实验数据吻合得很好，实验数据表明电导率谱具有非单调特征，光学有效质量较小。我们发现，在静态无序近似下，低频晶格振动产生的非局域电子-声子相互作用可以降低光学有效质量，导致更轻的准粒子。另一方面，在室温下的红荧烯晶体的电荷传输和红外光学性质被证明是由固有的热无序驱动的本地化载流子。我们的研究结果强调，在高迁移率的有机半导体中存在明显的轻载流子并不一定意味着带状传输。
2014-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Two channel model for optical conductivity of high mobility organic crystals
我们表明，高迁移率的有机晶体并五苯和Rubrene的电导率的温度依赖性可以定量描述的模型的框架下，载流子被散射的淬火本地杂质和相互作用的声子的Su-Schrieffer-Hegger（SSH）耦合。在这个模型中，我们提出的近似自由的流动性和光学电导率的世界线蒙特卡罗，我们推广到耦合到声子和杂质的情况下获得的结果。我们发现这些化合物中的载体动力学的指纹，不同于传统的金属和载体的动力学可以被描述为一个叠加的德鲁德长期代表扩散移动粒子和洛伦兹长期与本地化的电荷的动态。
2019-01-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-performance $n$-type organic field-effect transistors with ionic liquid gates
采用离子液体栅和N，N $^"$ -双（正烷基）-（1，7和1，6）-二氰基-3，4：9，10-双（二甲酰亚胺）单晶研制了高性能的$n$型有机场效应晶体管。传输测量表明，这些设备可重复地在环境气氛中操作，可以忽略不计的栅极阈值电压和迁移率值高达5.0厘米$^2$ /Vs。这些迁移率值基本上是相同的，在没有离子液体的相同设备中测量，使用真空或空气作为栅极电介质。我们的研究结果表明，离子液体和$n$型有机半导体接口是适合实现高品质的$n$型有机晶体管工作在小的栅极电压，而不牺牲电子迁移率。
2010-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Dependence of Mobility on Density of Gap States in Organics by GAMEaS - Gate Modulated Activation Energy Spectroscopy
我们开发了一种广泛适用的基于传输的技术，GAte调制活化能谱（GAMEaS），用于确定态密度（DOS）的能隙。GAMEaS应用于由不同单晶低聚物半导体制成的场效应晶体管，以从场效应迁移率u_eff提取自由载流子迁移率u_0。具有较低DOS的样品表现出较高的u_eff。在300 K时，u_0可达100 ± 40 cm ~ 2/Vs，表明通过提高样品纯度和晶体质量可以大大提高性能。
2007-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
An Improved Process for Fabricating High-Mobility Organic Molecular Crystal Field-Effect Transistors
在本文中，我们提出了一种改进的方法，用于生产弹性体晶体管邮票和高迁移率的有机场效应晶体管（FET）的半导体并苯分子晶体的基础上。特别地，我们已经消除了使用硅烷化的Si晶片来固化印模以及处理易碎的微米厚度的聚二甲基硅氧烷（PDMS）绝缘膜并将其无气泡地层压在PDMS晶体管印模上的需要。我们发现，尽管改变了设计，更粗糙的PDMS表面，以及在空气中对器件进行层压和测量，我们仍然实现了10 cm^2/Vs量级的电迁移率，与有机FET的当前技术水平相当。我们的器件显示空穴导电，阈值电压为-9V，对应的陷阱密度为1.4 x 10^10 cm^-2。
2007-06-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Current saturation and Coulomb interactions in organic single-crystal transistors
实验研究了红荧烯单晶场效应晶体管（FET）在高载流子密度区（n ~ 0.1载流子/分子）的电子输运。在这种情况下，我们发现电流并不随载流子密度线性增加，而是趋于饱和。同时，输运活化能随着n的增加而意外地增加。我们进行了理论分析方面的相互作用Frohlich极化子，定量占我们的实验观察的一个定义良好的微观模型。这项工作对于我们理解有机场效应晶体管的电子输运具有特别重要的意义。
2008-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transiently delocalized states enhance hole mobility in organic molecular semiconductors
有机半导体中的载流子由于动力学无序而在纳米尺度空间中自局域化，这是一个令人信服的证据。然而，一些OS，特别是最近出现的高迁移率有机分子晶体，在升高的温度下具有降低的迁移率，这是离域能带传输的标志。在这里，我们提出了两种记录迁移率OS中的温度依赖性迁移率：DNTT（二萘并[2，3-b：2 '，3'-f]噻吩并[3，2-b]-噻吩）及其烷基化衍生物C8-DNTT-C8。通过将太赫兹光电导测量与完全原子非绝热分子动力学模拟相结合，我们表明，虽然两种晶体的迁移率（μ）随温度（T，以下：μ \propto T^（-n））呈幂律下降，但指数n有很大不同。模型提供的n值与实验结果吻合良好，并揭示了两种化学上密切相关的半导体之间的衰减参数的差异可以追溯到不同状态的离域热访问的载流子，这反过来又取决于特定的电子能带结构的两个系统。新出现的图像是，在动态流形上冲浪的振动打扮的扩展状态与温度相关的流动性，提供了一个敏感的指纹的底层态密度。
2023-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Finite-Size Scaling of Charge Carrier Mobility in Disordered Organic Semiconductors
非晶半导体中电荷输运的模拟通常是在微观尺度上进行的。结果，载流子迁移率变得依赖于系统尺寸。我们提出了一个简单的方法外推一个宏观的，非色散的流动性从微观的系统尺寸依赖。根据基于温度的外推法[Phys. Rev. B 82，193202（2010）]对该方法进行了验证。此外，我们提供了一个分析估计的系统尺寸进行非色散电荷输运模拟有限的载流子密度的系统中，来自截断高斯分布。该估计不限于格模型或特定速率表达式。
2015-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Predicting polaron mobility in organic semiconductors with the Feynman variational approach
本文将 Feynman 变分法从 Fröhlich 大极化子扩展到抛物带 Holstein 小极化子，并结合 FHIP 响应理论预测结晶 Rubrene 的载流子迁移率，结果与实验吻合。
2024-06-12 cond-mat.mtrl-sci
A highly-ordered, high mobility organic semiconductor grown from a mesophase: A test of polaron band theory
我们发现，液晶1，4-二-（5-正十三烷基噻吩-2-基）苯近晶相的空穴迁移率随温度的降低呈指数增长。虽然通过极化子带运输定性一致，我们发现，这是很难定量解释的行为与物理现实的参数。特别地，数据要求非常大的典型光学声子频率和/或声子带宽。我们还发现证据表明，一个异常高度有序的近晶-F相模板形成较低的温度高度结晶的近晶相，这可能对设备的发展有影响。
2013-12-04 cond-mat.mtrl-sci
The influence of impurities on the charge carrier mobility of small molecule organic semiconductors
基于小分子和聚合物的无定形有机半导体用于许多应用，最突出的是有机发光二极管（OLED）和有机太阳能电池。杂质和电荷陷阱普遍存在于大多数目前可用的有机半导体中，并限制电荷传输，从而限制器件效率。这些陷阱的微观原因以及化学性质目前还不清楚。使用多尺度模型，我们描述了杂质对小分子非晶有机半导体的态密度和电荷输运的影响。我们利用该模型定量描述了水分子和水氧复合物对电子和空穴迁移率的影响。这些物种被视为影响的状态密度的形状，并作为明确的电荷陷阱内的能隙。我们的结果表明，在广泛使用的材料中，由分子氧引入的陷阱态可以足够深以限制电子迁移率。
2020-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Tunable Band Alignment with Unperturbed Carrier Mobility of On-Surface Synthesized Organic Semiconducting Wires
分子材料的可调特性使其成为各种未来一代器件的最爱。此外，为了保持目前这些设备小型化的趋势，可能很快就需要脱离目前自上而下的生产方法，自组装似乎是最有前途的替代方法之一。表面合成结合了分子材料和自组装的承诺，以及共价键合结构的坚固性：未来应用的理想场景。根据这一想法，我们报告的功能扩展纳米线的自组装合成。特别地，产物对应于一维有机半导体。由我们的衬底模板提供的单轴对齐使我们能够通过将局部探针与空间平均技术相结合来访问其电子特性的精美细节，包括完整的价带色散。我们展示了如何通过选择性地掺杂分子前体，可以在不损害电荷载流子的迁移率的情况下调整产品的能级排列。
2016-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling and mobility modeling in organic semiconductors: method and application to tetracene polymorphs
本文提出第一性原理计算有机半导体特定声子模式与 q 点电子-声子耦合及温度相关载流子迁移率的方法，并在并四苯体相与薄膜多晶型中通过 Raman 光谱和单晶迁移率数据验证。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Effects of carrier mobility and morphology in organic semiconductor spin valves
我们研究了四种不同电子性质的有机半导体（OSC）中的自旋输运，其中Fe和Co分别作为顶部和底部铁磁（FM）接触。在基于载电子OSC、三（8-羟基喹啉）铝（Alq $_3$）和载空穴OSC、酞菁铜（CuPc）的结中观察到室温的磁电阻（MR）效应。这两种OSC的MR显示出相似的温度依赖性，这表明FM引线而不是OSC在随温度升高的自旋输运退化中起主导作用。我们还研究了基于两种高横向迁移率载电子OSC，3，4，9，10-二萘嵌苯四甲酸二酐（PTCDA）和N，N '-双（4-三氟甲基苄基）-1，4，5，8-萘四甲酸二酰亚胺（CF $_3$ -NTCDI）的结。然而，这些结表现出弱得多的自旋输运效应。形态学研究表明，这些高迁移率OSC膜具有比Alq $_3$或CuPc粗糙得多的表面，因此自旋输运的劣化可能源于由于更粗糙的FM/OSC界面引起的增强的散射。我们的研究表明，FM/OSC界面在有机器件的自旋输运中起着重要的作用，需要进一步的探索。
2012-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Organic solar cell efficiencies under the aspect of reduced surface recombination velocities
载流子迁移率是有机体异质结太阳能电池效率的关键参数。最近表明，相互作用的载流子传输和复合，都取决于电子和空穴的迁移率，导致在有限的迁移率的最大功率转换效率的点。然而，体复合率和表面复合率的变化会强烈影响这种行为。这些过程以前没有得到充分考虑，因为表面复合速度无穷大的隐含假设或体复合参数没有详细讨论。在这篇手稿中，使用宏观有效介质模拟，我们考虑如何减少体复合过程结合有限的表面复合速度影响的功率转换效率。而不是在一个比荷载流子迁移率的最大效率，我们表明，与现实的假设和钝化表面的效率进一步增加，饱和只有在更高的迁移率。因此，迁移率优化对于太阳能电池性能比之前所示的更重要。
2010-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Single crystal field-effect transistors based on an organic selenium-containing semiconductor
我们报道了基于二苯基苯并二硒（DPh-BDSe）的单晶场效应晶体管（FET）的制备和表征。这些有机场效应晶体管（OFFET）用作p沟道累积模式器件。在室温下，对于最好的器件，阈值电压小于-7V，并且载流子迁移率几乎与栅极偏压无关，范围从1 cm 2/Vs到1.5 cm 2/Vs，取决于源漏偏压。通过冷却到室温以下，迁移率略有增加，并且在280 K以下降低。
2004-11-09 cond-mat.mtrl-sci
First-principle quantum Monte-Carlo study of charge carrier mobility in organic molecular semiconductors
该研究针对有机分子半导体电荷输运问题，用无可调参数的Hybrid Monte Carlo算法结合多项算法改进，以低计算成本高精度模拟声子与载流子量子动力学，所得迁移率与实验吻合且验证了瞬态局域化方法。
2024-08-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el hep-lat
Data-based Polymer-Unit Fingerprint (PUFp): A Newly Accessible Expression of Polymer Organic Semiconductors for Machine Learning
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Shanghai University（上海大学）；Zhejiang Laboratory（之江实验室）
在寻找高性能有机半导体（OSC）的过程中，确定在材料性能中起关键作用的重要功能单元并随后建立子结构-性质关系在材料开发中至关重要。在这里，我们描述了一个聚合物单元指纹（PUFp）生成框架。机器学习（ML）模型可用于通过使用PUFp信息作为结构输入与678条收集的OSC数据来确定结构-迁移率关系。构建了由445个单元组成的聚合物单元库，并鉴定了对OSCs的移动性起关键作用的聚合物单元。通过研究聚合物单元与迁移率性能的组合，提出了一种结合ML方法和PUFp信息设计聚合物OSC材料的方案，不仅可以被动地预测OSC迁移率，而且可以主动地为新的高迁移率OSC材料设计提供结构指导。所提出的方案表明，通过预评估和分类ML步骤筛选新材料的能力，并且是将ML应用于新的高迁移率OSC发现的替代方法。
2022-11-03 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Electronic disorder in crystalline organic semiconductor: the role of thermal motions modulating the transfer integrals in polyacenes
采用分子动力学模拟和转移积分的量子化学计算相结合的方法研究了热结构涨落对分子间转移积分调制的影响。我们发现，对于两种常见的有机半导体，转移积分的波动与其平均值具有相同的数量级，这一观察结果对目前采用的有机半导体中电荷输运模型提出了质疑，并确定了动态电子无序中载流子迁移率的限制因素。
2005-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ab-initio Study of the Electron Mobility in a Functionalized UiO-66 Metal Organic Framework
本研究利用密度泛函理论（DFT）结合玻尔兹曼输运方程方法，研究了热稳定UiO-66金属有机框架（MOF）中无机取代和功能化的电子迁移率。所研究的MOF基于具有苯二甲酸酯（BDC）、用氨基（BDC + NH $_2$）和硝基（BDC + NO $_2$）官能化的BDC的三个官能化基团的Zr-U1 O-66 MOF。本研究的设计空间由UiO-66（M）-R限定，[M=Zr、Ti、Hf; R=BDC、BDC+NO $_2$、BDC+NH $_2$ ]。弹性模量没有发现显着变化的结构修改的设计空间的功能化和无机取代。然而，电子-声子散射势被发现是可控的高达30%，通过控制无机取代的金属团簇的MOF结构。预测UiO-66（Hf $_5$ Zr $_1$）的最高电子迁移率达到约1.4 × 10 $^{-3}$ cm $^2$ /V-s的值。确定官能化提供了调节电荷密度的受控方法，而无机取代提供了调节电子迁移率的受控方法。在建议的设计空间内，通过无机取代和功能化的组合，电导率能够增加约3倍的基础电导率。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Hopping transport of interacting carriers in disordered organic materials
在考虑电荷-电荷相互作用的情况下，对无序有机材料中的跳跃电荷输运进行了计算机模拟。这种方法提供了一种可能性，以考虑动态的相关性，被忽视的更传统的方法，如平均场论。结果发现，相互作用的效果是不低于通常认为的效果填充深态的非相互作用的载流子。研究还发现，载流子迁移率一般随载流子密度的增加而增加，但对于两种无序有机材料模型，相互作用的影响是相反的：对于非关联随机能量分布的高斯态，迁移率随相互作用强度的增加而减小，而对于长程关联无序模型，迁移率随相互作用强度的增加而增加。
2007-08-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Mobility-lifetime relation links photodegradation in spin-coated and gravure-printed organic solar cells
Technische Universität Chemnitz（开姆尼茨工业大学）；Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；University of Bayreuth（拜罗伊特大学）；University of Potsdam（波茨坦大学）；Paul Drude Institute for Solid State Electronics（保罗·德鲁德固态电子研究所）
该研究通过对比旋涂与凹版印刷有机太阳能电池的千小时光照老化，发现迁移率-寿命乘积统一描述光降解，并揭示印刷器件中寿命延长但迁移率下降的反常现象。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Role of Correlation on Charge Carrier Transport in Organic Molecular Semiconductors
我们研究了有机分子半导体中的载流子输运。已经发现，由于跳跃传导，迁移率是电场和温度的函数。无序固体中电荷输运的几种理论模型一直在争论空间和能量相关性在这些系统中的作用，这种相关性最近已被证明可以解释迁移率的普遍电场依赖性。我们已经比较和评估了不同的理论上提出的模型，使用非常简单的实验结果的适用性，并根据我们广泛的分析，我们发现，相关性是很重要的，以解释在这些系统中的电输运。
2003-05-15 cond-mat.mtrl-sci
High throughput screening, crystal structure prediction, and carrier mobility calculations of organic molecular semiconductors as hole transport layer materials in perovskite solar cells
本研究采用平移二聚体模型对74种DAH衍生物作为PVSCs的HTL材料进行高通量筛选与电子特性计算，并对顶级候选材料进行晶体结构预测，实现超10 cm2/V.s的空穴迁移率，为下一代高性能HTL材料设计提供指导。
2024-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Encounter-Limited Charge Carrier Recombination in Phase Separated Organic Semiconductor Blends
采用动力学蒙特卡罗（KMC）模拟方法研究了有机半导体共混物中相分离对载流子限幅载流子复合的影响。使用模型体异质结的形态，对域的大小和载流子迁移率的复合率的依赖进行了量化。统一的竞争模型和模拟结果，我们表明，迁移率的复合率的依赖性可以描述使用的功率平均值的电子和空穴迁移率与域尺寸依赖的指数。此外，对于典型的有机光伏器件的域尺寸，我们发现相分离降低复合率小于一个数量级相比，朗之万模型和迁移率的依赖性可以近似的几何平均值。
2015-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polaron Transport in Organic Crystals: Temperature Tuning of Disorder Effects
我们探讨极化量子输运在三维模型的无序有机晶体与电子和振动自由度之间的强耦合。通过研究极化子在静态无序环境中的动力学，温度依赖的迁移率被提取，并发现表现出不同的指纹取决于无序势的强度。在低温和足够强的无序下，相干效应导致极化子的弱局域化。这些效应随着温度的升高（热无序）而减少，从而导致迁移率增加。然而，在转变温度下，由极化子-声子散射驱动的声子辅助贡献占上风，引起迁移率的下降。结果提供了一个替代方案来讨论有争议的实验功能的分子晶体。
2011-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Modeling Space-Charge Limited Currents in Organic Semiconductors: Extracting Trap Density and Mobility
我们已经开发和应用迁移率边缘模型，考虑到漂移和扩散电流来表征有机半导体中的空间电荷限制电流。漂移扩散方程的数值解允许利用非对称接触来描述器件内的内建电势。该模型已被应用于从Krellner等人[Phys. Rev. B，75（24），245 - 115]的红荧烯单晶的实验电流-电压测量中提取陷阱分布的信息，显示出跨几个数量级的电流的良好一致性。虽然两个触点由相同的金属制成，但归因于沉积技术（层压与蒸发）的差异，它们之间的580 meV的能量偏移对于正确解释低电压下的电流-电压特性的形状至关重要。空穴的能带迁移率为0.13 cm 2/Vs，这与沿正交晶胞长轴的传输是一致的。深于0.1 eV的陷阱的总密度为2.2 \times × 1016 cm-3。在所获得的参数的灵敏度分析和误差估计表明，它是不可能准确地解决的陷阱分布的形状的能量深于0.3 eV或浅于0.1 eV以上的价带边缘。然而，深度超过0.3 eV的陷阱总数是可以估计的。接触不对称性和电流的扩散分量在低偏压下器件的描述中起着重要作用，并且需要获得关于深陷阱分布的可靠信息。
2011-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Hopping charge transport in disordered organic materials: where is the disorder?
重新研究了有机材料中能量无序对载流子输运的影响。一个可靠的方法计算迁移率和随后的评估有关的无序参数进行了讨论。该方法非常适合于从电流瞬变直接计算极性有机材料中偶极无序$σ_\textrm{dip}$的大小。计算$σ_\textrm{dip}$的几种传输材料与不同浓度的极性掺杂剂的浓度依赖性，是在合理的协议与理论预测。提出了无序效应对迁移率温度依赖性的可能解释。
2008-09-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Charge transport in disordered organic solids: A Monte Carlo simulation study on the effects of film morphology
模拟了无序聚合物基质中的有序区（微晶和聚集体）对迁移率（μ）的场和温度依赖性的影响。有序区域浓度的增加导致迁移率的增加，并且在高场区中，迁移率的饱和发生在较低的电场强度下。不同的平均值和标准偏差的高斯态密度（DOS）的有序区域的迁移率的场依赖性的影响进行了研究，发现只有在较高的浓度是显着的。这些参数在低浓度下的弱影响归因于两个区域（主体和有序区域）的DOS标准偏差的差异引起的强界面效应和有序区域的浅捕获效应。对于所研究的有序区的所有参数，迁移率（logμ）的温度依赖性和logμ Vs E^{1/2}图的斜率显示1/T^2依赖性。
2007-07-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Interaction of Confined Light with Optically Structured Thin Film Organic Semiconductor Devices
卡尔·H. Drexhage解释了光与物质的经典相互作用以及发射体衰变率的改变。1在这里，我们试图在稍微不同的配置中模拟这些实验，并测量了薄膜半导体从弱耦合到强耦合的电子迁移率。二萘嵌苯二酰亚胺（有机半导体染料）分子沉积在MOSFET器件上。硅/二氧化硅层与染料分子之间的折射率失配形成干涉图案。通过改变有机半导体的厚度来调谐干涉线的频率。有趣的是，我们观察到一旦系统在λ腔中缓慢进入强耦合条件，有源层的电子迁移率增加。而λ/2腔的共振调谐对电子输运没有影响，说明系统仍处于弱耦合区。这些结果进一步相关的光学测量和传输矩阵模拟。由于腔模的高耗散或低品质因数，电子迁移率的增加不大。然而，这里提出的无镜配置可能提供一种更简单的方法来研究极化激元态的性质。
2023-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Near IR bandgap semiconductive 2D conjugated metal-organic framework with rhombic lattice and high mobility
本研究设计新配体OHPTP并与铜配位，合成了具有菱形孔结构的二维共轭金属有机框架单晶OHPTP-Cu，其为p型半导体，带隙约0.50 eV，电导率0.10 S cm-1，迁移率10.0 cm2V-1s-1，并揭示面外电荷输运的主导作用。
2024-05-28 cond-mat.mtrl-sci
High-precision Quantum Monte-Carlo study of charge transport in a lattice model of molecular organic semiconductors
本文利用高精度量子蒙特卡罗和精确对角化研究二维三角晶格有机半导体模型，通过结合静态无序近似改进低频载流子迁移率估计，并指出简单弛豫时间近似与QMC数据不符。
2024-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretical Prediction of Electron Mobility in Birhodanine Crystals and their Sulfur Analogues
University of Brasília（巴西利亚大学）
本研究采用SCM和MLJ两种跳跃模型预测六种类双罗丹宁晶体的电子迁移率，发现MLJ结果与实验吻合度更高，且对外部重组能依赖性强，为有机分子晶体研究的模型选择提供了参考。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Frohlich Polarons in Organic Single-Crystal Transistors
在有机场效应晶体管（FET）中，电荷在有机半导体表面附近、与电介质的界面处移动。在过去，决定器件性能的载流子的微观运动的性质与有机半导体的质量有关。最近，已经认识到，附近的电介质也具有意想不到的强影响。造成这种影响的机制尚不清楚。为了研究这些机制，我们研究了通过有机单晶场效应晶体管与不同的栅极绝缘体的运输。我们发现，随着绝缘体介电常数的增加，迁移率的温度依赖性从类金属演化到类绝缘。这种现象是占一个二维Frohlich极化子模型，定量描述了我们的观察，并表明，增加介电极化率的结果在交叉从弱到强极化子耦合制度。
2006-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effect of shallow traps on polaron transport at the surface of organic semiconductors
研究了陷阱控制p型有机场效应晶体管（OFFET）中光致电子和空穴在半导体-介质界面上的转移。已经观察到，电子转移到电介质中的极化子的场效应迁移率的降低，这表明在导电沟道中产生了额外的浅陷阱。利用这种效应，我们测量了场效应迁移率与浅陷阱密度μ（N）的关系，从而可以估算出单晶并四苯器件沟道中的平均极化子捕获时间τ_tr = 50 +- 10 ps，以及浅陷阱密度N_0 =（3 +- 0.5）*10^11 cm^-2。
2006-10-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulation of charge transport in disordered organic systems using buffer lattice at boundary
在这篇文章中，我们提出了一种替代的方法来模拟无序有机材料中的电荷输运通过使用缓冲晶格的边界。该方法不需要仔细跟踪载波的跨越边界的跳频图案。该方法的适用性是通过再现无序有机体系中迁移率、载流子弛豫和载流子扩散的场依赖性来建立的，所述无序有机体系是通过模拟无边界条件下沿场方向的体系的全长的电荷输运来获得的。通过模拟迁移率的场依赖性而不使用缓冲晶格来强调缓冲晶格的重要性，这导致在低场区的迁移率的负场依赖性（NFDM），这是由于载流子从沿场方向的被忽略的跳变和边界获得的额外偏置。
2018-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
A General Charge Transport Picture for Organic Semiconductors with Nonlocal Electron-Phonon Couplings
有机半导体中的非定域电子-声子耦合是引起分子间转移积分涨落的重要原因。几个不可调和的方案共存的非局域电子-声子耦合的描述，如声子辅助输运，瞬态本地化，带状输运。通过对Holstein-Peierls模型中载流子迁移率的矩阵乘积态近似精确数值研究，我们确定了声子辅助输运、瞬态局域化和类带区随转移积分的变化（$V$）和非局域电子-声子耦合（$ΔV$），并从载流子迁移率、平均自由程、光学电导率和单粒子谱函数等方面分析了它们不同的输运行为。我们还确定了一个“中间政权”，其中没有既定的图片适用，一般认为跳跃政权被发现是在一个非常有限的结束，在拟议的政权范例。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier coherence and Hall effect in organic semiconductors
霍尔效应测量对于阐明有机半导体中基本的电荷输运机制和本征迁移率具有重要意义。然而，霍尔效应的研究经常揭示一个非常规的行为，不能很容易地解释与简单的带半导体霍尔效应模型。在这里，我们开发了一个分析模型的霍尔效应在有机场效应晶体管的共存带和跳跃载流子的制度。该模型，这是由实验支持，是基于部分霍尔电压补偿效应，发生因为跳跃载流子响应于横向霍尔电场和漂移的方向相反的洛伦兹力作用于带载流子。我们表明，这特别会导致在具有大量非对角热无序的有机半导体中观察到不发达的霍尔效应。我们的模型解释了各种有机半导体中霍尔效应的主要特征，并提供了霍尔迁移率，载流子密度和载流子相干因子的分析描述。
2016-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tailoring the molecular structure to suppress extrinsic disorder in organic transistors
在有机场效应晶体管中，组成分子的结构可以被定制以使载流子经历的无序最小化。对两种二萘嵌苯衍生物的实验表明，通过连接较长的核心取代基可以抑制无序-从而减少晶体管沟道中的电势波动并增加低温下的迁移率-而不会改变固有的传输特性。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Lyotropic chromonic liquid crystal semiconductors for water-solution processable organic electronics
我们提出溶致变色液晶（LCLC）作为一种独特的有机电子材料。在水中，发色分子堆叠在彼此的顶部上形成细长的聚集体，其形成取向有序的相。当将材料沉积到基底上并干燥时，保留了对齐的聚集结构。干燥的LCLC膜显示出强烈的各向异性的半导体类型的导电性。在未优化的LCLC V20薄膜中，沿分子聚集体测量的场效应载流子迁移率为0.03 cm ^2 V^（-1）s^（-1）。易加工性、低成本和高流动性证明了LCLC在微电子应用中的潜力。
2011-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Suppressed excitonic effects enable high mobility, high-yield photoconductivity in a two-dimensional polymer crystal with axial pyridine coordination
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（亥姆霍兹中心德累斯顿-罗斯托克）；Center for Advanced Systems Understanding（高级系统理解中心）；Yonsei University（延世大学）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微结构物理研究所）
通过轴向吡啶配位的二维聚合物晶体，抑制激子效应，实现高效自由载流子生成和带状传输，提升光电导性能。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependence of space-charge-limited current in spatially disordered organic semiconductors
有机半导体中的电荷输运性质由两种微观无序决定，即与局域态分布有关的能量无序和与材料形态特征有关的空间无序。从一个半经典的图片，电荷输运性质是决定性的载流子迁移率和材料中的静电场分布。尽管无序对载流子迁移率的影响已被广泛研究，但无序的存在如何扭曲静电场分布及其对电荷输运的影响仍然没有答案。本文基于分数维静电理论，提出了一个空间无序有机半导体的空间电荷限制电流（SCLC）模型。我们发现SCLC的厚度依赖性与有机半导体中的空间无序有关。对于无陷阱传输，SCLC表现出修改的厚度缩放$J\propto L^{-3α}$，其中分数维参数$α$占有机半导体中的空间无序。陷阱限制和场依赖的迁移率也服从$α$依赖的厚度缩放。修正后的SCLC模型与空间无序有机半导体的实验结果吻合较好。通过将该模型应用于实验数据，可以比使用现有模型更好地准确地推导出标准电荷输运参数。
2018-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interplay between electron-phonon couplings and disorder strength on the transport properties of organic semiconductors
在极化栅控有机半导体模型中，研究了体电子-声子耦合和界面电子-声子耦合对输运性质的综合影响。虽然体电子-声子相互作用影响的行为的流动性在室温以下的相干制度，界面耦合是占主导地位的激活高$T$贡献的本地化极化子。为了改善对输运性质的描述，除了电子-声子耦合之外，还需要无序的存在。在实验相关窗口$150 K<T<300 K$中，弱无序的影响大大提高了迁移率的激活能，并在较低的电子-声子耦合值下诱导小极化子的形成。结合红荧烯有机场效应晶体管的实验数据对结果进行了讨论。
2011-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.str-el
Electronic transport and quantum localization effects in organic semiconductors
我们探索有机半导体的电荷传输机制的基础上的模型，占在纯晶体化合物的工作中的热分子间的障碍，以及目前的实验设备中存在的外部来源的障碍。从久保公式出发，我们建立了一个理论框架，将电子的含时量子动力学与频率相关的电导率联系起来。然后，通过弛豫时间近似计算电子迁移率，该弛豫时间近似解释了超出玻尔兹曼理论的量子局域化校正，并使我们能够有效地解决带范围内的高导电状态和带尾无序引起的局域化状态之间的相互作用。“瞬态局部化”现象的出现被证明是有机半导体的一个普遍特征，这与纯化合物中观察到的迁移率的带状温度依赖性是相容的。由非本征无序捕获的载流子导致在低温下向热激活行为的交叉，这在增加载流子浓度时被逐渐抑制，如在有机场效应晶体管中通常观察到的。我们的研究结果建立了电子态的本地化和它们的导电性能之间的直接联系，正式的现象学的考虑，通常在文献中使用。
2012-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Tuning of the Magnetic Response in Organic Semiconductors
高迁移率有机半导体（OSC）的可调谐性为分子自旋电子学带来了巨大的希望。在这项研究中，我们展示了这种极端的可变性-因此潜在的可调性-的分子旋磁耦合（“g-”）张量的几何和电子结构在一类研究的OSC。该类由苯基和硫族元素（含第XVI族元素，五元）环和烷基官能团的结构主题组成，构成了几种深入研究的高迁移率聚合物和分子OSC的基础。我们展示了如何在这个类的g-张量位移，$Δg$，是由有效的分子自旋轨道耦合（SOC），定义的原子自旋密度和重原子的聚合物中的重叠。我们解释了在SOC与分子几何形状，化学成分，功能化，和电荷寿命的显着变化，使用基于原子自旋布居的第一性原理理论模型。我们的方法提供了一个指导，通过化学合成来调整这些OSC的磁响应。
2017-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic charge transport on the surface of organic semiconductors
基于气隙晶体管压模的新技术能够实现红荧烯晶体表面电场诱导载流子在宽温度范围内的本征（不受静态无序支配）输运。本征运输的签名是各向异性的载流子迁移率，μ，和μ的增长与冷却。在较低的温度下，在激活制度中的各向异性消失，其中的电荷传输变得占主导地位的浅陷阱。通过X射线辐射故意引入晶体中的深陷阱增加了场效应阈值，而不影响迁移率。这些填充超过场效应阈值的陷阱不会散射移动的极化子载流子。
2004-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hopping charge transport in organic materials
讨论了无序有机材料中载流子（电子和空穴）输运的一般性质。结果表明，有机材料中总的能量无序的主要部分通常是由静电无序提供的，由随机定位和定向的偶极子和四极子产生。由于这个原因，这种无序在空间上是强烈相关的。空间相关性直接支配载流子漂移迁移率的场依赖性。形状的电流瞬变，这是一个正确的确定载流子迁移率的首要重要性，被认为是。静电无序的一个显著特征是其在电极附近的改性，并且这种改性在不改变材料结构的情况下发生。它示出了这种现象如何影响电荷注入的特性。我们还考虑了电荷间相互作用对电荷输运的影响。
2013-03-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge mobility of discotic mesophases: A multiscale quantum/classical study
通过结合电子结构计算、分子动力学和动力学蒙特卡罗模拟，建立了六苯并冠烯衍生物的离散中间相的分子结构和电荷迁移率之间的关联。它表明，这种多尺度方法可以提供一个准确的从头计算描述的有机材料中的电荷输运。
2007-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Band-like Electron Transport with Record-High Mobility in the TCNQ family
在最高质量的有机单晶场效应晶体管中，电子输运以带状方式发生，载流子迁移率随着温度降低而增加。目前既不了解这种机制的微观性质，也不了解为什么它只发生在少数材料中。在这里，密切相关的材料，表现出高品质的可再现的传输性能的比较研究是必要的。结合能带结构计算，研究了不同四氰基醌二甲烷（TCNQ）分子单晶中的电子输运。我们发现，F2-TCNQ器件表现出非常高的电子迁移率和前所未有的增加流动性冷却后，而在TCNQ和F4-TCNQ的流动性大大降低，并减少冷却。我们分析了这些材料的晶体结构和电子结构，发现F2-TCNQ晶体确实是实现优异输运性质的理想晶体。我们的分析还表明，要了解这三种材料之间的差异，研究它们的能带结构是不够的，还需要研究电子-声子耦合。除了F2-TCNQ出色的输运性质外，我们工作的一个关键结果是将Fx-TCNQ家族确定为研究有机晶体中电子输运最基本方面的范例。
2016-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Distribution of charge carrier transport properties in organic semiconductors with Gaussian disorder
无序半导体中的载流子漂移迁移率通常从飞行时间（ToF）光电流瞬态中以图形方式提取，从而产生单个渡越时间。然而，术语通行时间的定义模糊不清，无法提供统计平均值方面的流动性。在这里，我们引入了一个先进的计算程序来评估ToF瞬态，它允许从光电流瞬态中提取渡越时间和迁移率的整个分布，而不是单个值。这种方法扩展了Scott等人的工作（Phys.Rev.B46，8603），适用于具有高斯态密度（DOS）的无序系统，并且使用一维蒙特卡罗模拟验证了其准确性。我们证明了这种新方法的优越性，通过比较它的常见的几何分析孔ToF瞬态测量聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）。所提取的分布提供了对载流子传输的非常详细和准确的分析的访问。例如，不仅可以计算由平均渡越时间给出的迁移率，还可以计算平均迁移率。而后者确定的宏观光电流，前者是相关的高斯无序模型（GDM）内的能量无序参数$σ$的准确测定。通过使用普通几何方法得到的$σ$，正如我们所示，反而被低估了。
2014-04-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The Influence of Morphology on the Charge Transport in Two-Phase Disordered Organic Systems
在这项工作中，我们使用一个三维泡利主方程来研究的载流子迁移率的两相系统，它可以模拟施主-受主和非晶-晶体体异质结。我们的方法可以分为两个部分：形态生成和生成的混合物中的电荷传输建模。形态学部分是基于二元混合物（供体/受体）的蒙特卡罗模拟。第二部分是通过数值求解稳态泡利主方程进行的。通过考虑每个相的能量无序，它们的能量偏移和畴形态，我们表明，与单相系统相比，载流子迁移率可以有显着不同的行为。当能量偏移为非零时，我们发现迁移率电场依赖性在与能量偏移成比例的阈值场处从负变为正。此外，还研究了形态通过畴尺寸和界面粗糙度参数对输运的影响。
2015-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
