Spin control with triplet and doublet excitons in organic semiconductors
本研究以CMA-CF3与TTM-3PCz为模型，揭示三重态到双重态激子的快速直接能量转移机制，并用于高效近红外OLED。
2023-12-17 physics.chem-ph
Ultrafast long-range energy transport via light-matter coupling in organic semiconductor films
激子-极化激元的形成使得在没有外部空腔结构的情况下，能量可以在有机半导体薄膜中以高达10^6 m·s^-1的速度传输数百纳米。
2019-09-07 physics.app-ph physics.chem-ph quant-ph
Specific features of the kinetics of singlet fission in organic semiconductors. The effect of kinetic curves crossing
对某些有机半导体中单重态裂变（SF）过程[即激发态（S_1）分裂成三重态激子对]的磁场依赖动力学的实验研究揭示了所获得的动力学曲线的重要特征，即与S_1态荧光衰减强度I（t）有关。在不同磁场中测得的动力学曲线相互交叉。我们表明，这种动力学曲线交叉（KCC）的效果是一个一般的特点双生凝聚相反应，从简单的特征性质的动力学方案的过程。KCC效应的具体特点进行了详细分析与SF过程的一些模型。
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The impact of exciton delocalization on exciton-vibration interactions in organic semiconductors
有机半导体同时表现出单个分子和扩展晶体的性质。它们所承载的强束缚激子通常在分子极限中描述，但激子可以在许多分子上离域，这就提出了扩展的晶体性质有多重要的问题。使用精确的格林函数为基础的方法的电子结构和激子振动耦合的非微扰有限差分方法，我们描述激子相互作用的分子和晶体的自由度同时。我们发现，激子离域的程度控制这些相互作用，热激活晶体声子主要耦合到离域状态，和分子量子涨落主要耦合到本地化状态。基于这一点，我们定量预测和解释的激子峰的温度和压力的依赖性，并苯系列的有机半导体，我们证实实验，我们开发了一个简单的实验方案探测激子离域。总体而言，我们提供了有机半导体中激子离域和振动效应的统一图像，调和了有限分子团簇和周期性分子固体的互补观点。
2020-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Theoretical Study of Charge Transport Properties of Curved PAH Organic Semiconductors
本研究利用密度泛函理论探究弯曲多环芳烃及其杂原子掺杂衍生物的电子结构与电荷传输性质关系，发现弯曲度显著影响传输性能，并改善溶解性和稳定性。
2025-05-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Room temperature triplet state spectroscopy of organic semiconductors
有机发光器件和太阳能电池是在有机半导体中产生、操纵和破坏激发态的机器。表征这些激发态或激子对于优化显示器和太阳能收集等应用中的器件性能至关重要。如果激发态是三重态，这是复杂的，因为电子跃迁是暗的，振子强度消失。因此，三重态光谱通常必须在低温下进行，以减少来自非辐射速率的竞争。在这里，我们通过设计包含目标分子的固态宿主基质来控制非辐射率，从而允许在室温下观察磷光并减轻低温实验的限制。我们测试这些技术在广泛的材料上的功能跨越多激子产生（单线态激子裂变），有机发光器件主体材料，和热激活延迟荧光型发射器。控制目标分子周围基质中的非辐射模式也可在发光和光伏器件中具有更广泛的应用。
2013-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Finding the Right Bricks for Molecular Lego: A Data Mining Approach to Organic Semiconductor Design
改善有机半导体中的载流子迁移率是一项具有挑战性的任务，迄今为止主要通过有前途的核心化合物的经验结构调整来解决。基于知识的方法可以大大加速这种局部探索，而对大型化学数据库的系统分析可以指向有前途的设计策略。在这里，我们展示了这样的数据挖掘聚类内部数据库的>64.000有机分子晶体，其中两个电荷传输描述符，电子耦合和重组能量，已计算出第一原理。根据构成分子的Bemis-Murcko支架和根据这些分子主链官能化的侧基进行聚类。在这两种情况下，我们获得了统计学上显着的结构与性能的关系与某些支架（侧基）一致导致有利的电荷传输性能。官能化有前途的支架与有利的侧基的结果在工程分子晶体，我们确实计算改进的电荷传输性能。
2021-10-18 physics.chem-ph physics.comp-ph
Universal method to extract the average electron spin relaxation in organic semiconductors from muonium ALC resonances
本文提出一种从有机半导体μ子偶素ALC共振中提取平均电子自旋弛豫速率的通用方法，该方法不受共振数量、重叠情况及超精细参数影响，可提高提取准确性并指导实验设计。
2023-10-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.data-an
Graph Self-Supervised Learning for Optoelectronic Properties of Organic Semiconductors
由于化学空间的广阔性，寻找新的高性能有机半导体分子是具有挑战性的，机器学习方法，特别是深度学习模型，如图神经网络（GNN），已经显示出解决这一挑战的潜力。然而，GNN在化学中的实际应用往往受到标记数据可用性的限制。与此同时，未标记的分子数据是丰富的，并可能被用来缓解标记数据的稀缺性问题。在这里，我们提倡使用自监督学习来提高GNN的性能，方法是使用未标记的分子数据对其进行预训练。我们调查回归问题，涉及地面和激发态的属性，都相关的有机半导体的光电性能。此外，我们扩展的自我监督学习策略的分子在非平衡态的配置，这是重要的研究无序的影响。在所有情况下，我们在没有预训练的情况下获得了相当大的性能改进，特别是当标记的训练数据有限时，这种改进归因于自监督学习在识别未标记分子之间的结构相似性方面的能力。
2021-12-02 physics.chem-ph
Generating Triplets in Organic Semiconductor Tetracene upon Photoexcitation of Transition Metal Dichalcogenide ReS$_2$
我们研究了二维过渡金属二硫属化物ReS $_2$和并四苯的双层膜中光激发电子态的转移动力学，目的是在后者中产生三重态。使用该材料组合是因为ReS $_2$的带隙（1.5 eV）略大于并四苯的三重态能量（1.25 eV）。利用时间分辨光吸收光谱，从ReS $_2$的三重态的光激发态的转移被发现发生在5 ps的效率接近38%。这一结果开辟了新的可能性异质结构设计的二维材料与合适的有机物产生长寿命的三重态。三重态作为敏化剂在包括光电子学、光电子学、光子学和光子上转换的各种应用中是令人感兴趣的。
2021-05-28 physics.chem-ph
Exploring organic semiconductors in solution: The effects of solvation, alkylization, and doping
溶液中有机半导体电子结构的第一性原理模拟提出了许多挑战，这些挑战并不容易同时解决。在这项工作中，我们调查的影响和相互作用的溶剂化，烷基化，和掺杂的结构，电子和光学性质的sexithiophene，一个代表性的有机半导体分子。为此，我们采用（依赖于时间的）密度泛函理论结合极化连续模型。我们发现，相邻单体单元之间的扭转起着关键作用，因为它强烈地影响分子的电子结构，包括能隙，电离势，和带宽。烷基化促进分子轨道的离域直到第一个甲基单元，而不管链长如何，导致能级的整体移位。电子结构的变化反映在光学吸收中，光学吸收还受到动态溶质-溶剂相互作用的影响。考虑到所有这些影响，溶剂减少光学间隙的量取决于其极性，并伴随着增加第一激发的振子强度。与掺杂剂分子的相互作用促进平坦化。在这种情况下，溶剂化和烷基化增强了基态和激发态的电荷转移。
2021-03-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Theoretical studies on anisotropic charge mobility, band structure, and non-linear optical calculations of ambipolar type organic semiconductors
基于第一性原理计算和Marcus-Hush理论，研究了二苯并[a，c]芘（DBP）和三苯并[a，c，k]四苯（TBT）两种菲系列化合物的各向异性载流子迁移率.有机晶体中的分子堆积模式对决定载流子迁移率和器件设计效率起着重要作用。在所研究的分子中，TBT显示出最大的各向异性空穴（$μ_h=0.129\ cm^2V^{-1}s^{-1}$）和电子（$μ_h=1.834\ cm^2V^{-1}s^{-1}$）迁移率，因此具有双极半导体特性。前线分子轨道分析表明，由于其较高的HOMO能级，所研究的化合物比传统的并五苯具有更好的空气稳定性。对所研究的化合物进行了能带结构计算。从非线性光学性质分析，我们发现TBT化合物比DBP具有更好的非线性光学响应。
2019-04-15 physics.chem-ph
Probing charge carrier movement in organic semiconductor thin films via nanowire conductance spectroscopy
了解有机半导体薄膜中电荷的运动对于光致发光和柔性电子学的应用至关重要。我们研究了硅纳米线的电导对纳米线表面物理吸附的有机半导体内电荷态变化的敏感性。纳米线附近的载流子运动引起的弹性散射改变了在纳米线内传播的电子的背散射的平均自由程，我们已经用因果格林函数在数学上表示了这一点。结合极化连续模型和密度泛函理论计算了有机分子的散射势，有机分子采用距离分离的交换关联泛函，硅采用半经验紧束缚模型.作为一个例子，并四苯的电荷状态变化的灵敏度计算作为一个功能的工作温度和纳米线的几何参数。对于单个分子，具有小于2nm的横截面特征尺寸的超薄硅纳米线在室温下产生可检测的电导变化。对于较大的纳米线，灵敏度降低，然而电导变化随着带电分子的数量而增加：亚4 nm的纳米线灵敏度足以检测几十个载流子。我们建议使用噪声光谱来访问的电荷状态的时间演化。关于有机薄膜中的电荷载流子的空间分布的信息可以使用纳米线电阻器的网格和电阻抗断层成像来获得。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Quasiparticle and Optical Spectroscopy of Organic Semiconductors Pentacene and PTCDA from First Principles
有机半导体在光电应用中的广泛应用依赖于对其光谱性质的定量理解和控制。最重要的是传输间隙-电离势和电子亲和力之间的差异-和激子结合能-从传输和光学吸收间隙之间的差异推断。通常通过光电发射和逆光电发射光谱（PES/IPES）来建立输运能隙。然而，PES和IPES是表面敏感的，平均在动态晶格，并受到外在的影响，导致显着的不确定性的差距。本文采用密度泛函理论和多体微扰理论计算了两种典型有机半导体并五苯和3，4，9，10-二萘嵌苯四甲酸二酐（PTCDA）的光谱性质，并与实测的PES、IPES和光吸收谱进行了定量比较。对于体并五苯和PTCDA，计算的传输带隙分别为2.4和3.0 eV，光学带隙分别为1.7和2.1 eV。计算的散装准粒子光谱是在良好的协议与表面敏感的光电发射测量超过几个电子伏特，只有当测量的间隙减少了0.6 eV的并五苯，和0.6-0.9 eV的PTCDA。我们把这种红移归因于几种物理效应，包括表面不完全的电荷屏蔽、静态和动态无序以及实验分辨率。光学间隙与实验非常吻合，固态激子的结合能为~0.5 eV的两个系统，并五苯，激子离域超过几个分子，并表现出显着的电荷转移特性。我们的无参数计算提供了新的解释的有机半导体光电子学的关键光谱特性。
2012-02-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
