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二萘嵌苯二酰亚胺衍生物的半导体性质(英文)
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学] O649[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京科技大学化学系,北京100083, [2]牡丹江师范学院化学系,黑龙江牡丹江157012
  • 相关基金:国家自然科学基金(20931001),黑龙江省普通高等学校青年学术骨干支持计划,牡丹江科学技术计划项目,牡丹江师范学院博士科研启动基金项目(MSB:200902)和牡丹江师范学院科研基金项目(KY:200902)资助
中文摘要:

应用密度泛函理论研究了四种二萘嵌苯二酰亚胺(PDI)(N,N′-二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(1),N,N′-二(3-氯苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(2),N,N′-二(3-氟苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(3)和N,N′-二(3,3-二氟苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(4))半导体材料的最高占据轨道和最低未占据轨道能量、离子化能和电子亲和能以及在电荷传导过程中的重组能.与化合物2-4的最高占据轨道和最低未占据轨道能量变化相同,在PDI分子外围引入氯苯甲基或氟苯甲基后导致化合物2-4的绝热电子亲和能有不同程度的增加.应用Marcus电子传导理论,计算了这四种半导体材料应用于有机场效应晶体管在电子传递过程中的电子耦合和迁移率.计算结果表明:这四种化合物相对于金属金电极而言具有较小的电子注入势垒,是优良的n型半导体材料.计算的这四种半导体材料的电子传输迁移率分别为5.39,0.59,0.023和0.17cm2·V-1·s-1.通过研究化合物分子在还原过程中几何结构变化和在化合物3晶体中不同类型的电子传递路径,合理地解释了化合物1-4在有机场效应晶体管电荷迁移过程中具有较高的电子迁移率.

英文摘要:

Density functional theory (DFT) calculations were carried out to study the charge transfer properties of N,N'-bisperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide (1),N,N'-bis(3-chlorobenzyl)perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide (2),N,N'-bis(3-fluorobenzyl)perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic diimide (3),and N,N'-bis(3,3-difluorobenzyl)perylene3,4,9,10-tetracarboxylic diimide (4) for use as organic field effect transistors (OFETs).The highest occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energies,ionization energy (IE),electron affinity (EA),and reorganization energy (λ) were investigated for these compounds.Corresponding to energy changes in the HOMO and LUMO for 2-4,the introduction of chlorobenzyl or fluorobenzyl groups leads to high adiabatic electron affinity (EAa) values for 2-4.The transfer integral (V) and field effect transistor (FET) properties for the four compounds with known crystal structures were calculated based on Marcus electron transfer theory.The calculated results reveal that a very small injection barrier exists relative to the Au source-drain electrode of 1-4 for electrons,producing good potential n-type semiconductors.Intrinsic electron transfer mobilities (μ-) of 5.39,0.59,0.023,and 0.17 cm2·V-1·s-1 were calculated for compounds 1-4,respectively.The high intrinsic electron mobilities for 1-4 were rationalized by examining the changes in geometric structure upon reduction and charge transfer integral for the different transfer modes in crystal 3.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781