中文摘要：

有机高分子发光技术将开辟人类照明的新时代，一个重要的理论焦点是有机高分子发光器件量子效率的根本机理问题，在微观层面，这同电子、空穴及激子的动力学行为密切相关。我们在该项研究中将改进传统的分子动力学方法，探索量子效率的相关问题，包括，电子和空穴的捕获和复合发生在链间还是链内？体内复合或界面复合由哪些条件制约？电子空穴捕获及相复合的难易程度同高分子结构及材料结构的关系如何？电子和空穴在传输层中的形态及运动方式如何影响电子空穴的捕获及激子的复合？电子和空穴相互捕获以后是否直接形成激子，是否可能形成有别于辐射发光激子的其它形式的电子－空穴对？激子形成以后，是否能够保持稳定，或者怎样发生解体，由什么因素制约？我们将改进传统的非绝热动力学方法，考虑不同能级上电子的活性对动力学演化过程的影响，使之更适合于研究电子(空穴)的注入与输运动力学，以及激子同电子(空穴)相互作用的动力学问题。

结论摘要：

在国家自然科研基金(20974101)的资助下，本项目执行过程中，已发表10篇科研论文，另有6篇相关科研论文即将发表。在开展项目期间，我们深入研究了激子输运的微观机制，及影响能量传输相干性的制约因素，虽然激子本身不受外电场的影响，但却可以通过外电场首先驱动极化子，然后由被电场驱动着的极化子去带动激子发生运动；我们的模拟计算表明激子在链内的运动可以保持很好的相干性，即激子在有机物链内的迁移过程不是一个能量有损耗的扩散过程。在研究方法上，我们对绝热动力学方法和非绝热动力学方法做了较为深入的研究，对两者的联系与区别进行了有益的总结。我们还讨论了有机高分子中链内载流子迁移及链间迁移的机制，我们发现在电荷导出区，极化子的等效迁移率对电场强度成非线性增加，这个结论同实验观测结果吻合得很好；结果还表明，极化子迁移率的非线性现象不受电子电子相互作用的影响而改变，但是电场的作用模式对极化子的迁移率却影响很大。我们对耗散过程中的极化子运动及解体的研究表明，载流子运动速度反比于声学声子受到的阻尼，这表明载流子迁移率同温度满足幂律规律；我们还发现，温度效应可以湮灭极化子运动速度所特有的阶跃式变化；极化子的饱和速度也同阻尼成正比，而极化子的解体电场随着阻尼的增加而减小。对形成极化子的收敛性条件的研究表明，从不同的晶格初始形态出发达到稳定的极化子形态，收敛过程及收敛精度是不同的，闭链的收敛精度远高于开链的收敛精度；此外，当掺杂发生在链中心区域时，形成极化子的收敛效率将大大提高。这些结果表明，有机共轭高分子链的初始晶格形态及其所处的环境对载流子生成的效率起着至关重要的作用。对嵌段高聚物中电荷输运的分子弹性效应的研究表明，由于两段高聚物链的弹性不同，可引发在两链接合处产生一个势垒，在低电场作用下，电荷难于通过该势垒，当反向偏压超过某一临界值时，电子可以隧穿通过该势垒并在第二条链的另一端形成极化子。两段高聚物分子的弹性差别越大，临界电场的取值也越高。对有机高分子链内的场致激子解离的研究表明，激子的解体需要区分两种不同的情况，当光激发同外电场同时作用于高聚物链上时，激子解体的临界电场较小，为1.2×10-3V/？；而稳定激子解体的临界电场较大，约为10-2V/？量级，该结果同实验数据相符。