Моделирование подвижности электронов в органических материалах оптоэлектроники

Предмет исследования. Органические материалы оптоэлектроники со сложной молекулярной структурой, межмолекулярное и межатомное взаимодействие. Цель работы. Разработка моделей межмолекулярного и межатомного взаимодействия этих материалов для описания компонент энергии органических молекул и ее пространственного распределения. Метод. Предложен метод определения вклада частей молекул на подвижность зарядов по модели диффузии на делокализованном поляроне. Во втором методе определяется энергия молекул и ее пространственное распределение по атом-атомным потенциалам. Основные результаты. Модель позволяет рассчитать изменение вклада от взаимодействия между молекулами или их фрагментами при различных внешних условиях. В области эксплуатационных температур преобладает воздействие статической компоненты стандартного отклонения энергии молекулы в решетке, уменьшающее подвижность зарядов. При изменении энергии возмущений решетки, соответствующей нелокальному электрон-фононному взаимодействию, с 5 до 100 мэВ подвижность уменьшается в 17 раз. Изменение углов взаимной ориентации молекул изменяет энергию межмолекулярного взаимодействия на 0,1-1 эВ, что согласуется с данными моделирования подвижности зарядов. Практическая значимость. Методы применяются в оптоэлектронике: фотовольтаические элементы, органические светодиоды и светотранзисторы, аккумуляторы, дисплеи.

Subject of study. Organic optoelectronics materials with complex molecular structure; intermo-lecular and interatomic interaction. Aim of study. Development of intermolecular and interatomic interactions models for such materials to express components of organic molecules energy, its spatial distribution. Method. Method determines contribution of material molecules parts into charge mobility using diffusion model on delocalized polaron. In second method molecules energy and its spatial distribution are determined using atom-atomic potentials. Main results. Calculating contribution into interaction between molecules or their fragments and its change. In operating temperature range, there is predominance of static component of standard deviation of energy of molecule in lattice, which reduces charges mobility. When lattice perturbation energy corresponding to nonlocal electron-phonon interaction changes from 5 to 100 meV, mobility decreases by 17 times. Changing mutual molecules’ orientation angles changes intermolecular interaction energy by 0.1-1 eV, it is consistent with charge mobility modeling. Practical significance. The methods are applied in optoelectronics: photovoltaic cells, organic light-emitting diode and transistor, batteries, displays.