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adf:transrate [2017/04/07 16:50] – [查看结果] liu.jun | adf:transrate [2019/12/18 20:06] – [建模] liu.jun | ||
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====== 如何计算分子间的转移积分、电子迁移率、空穴迁移率 ====== | ====== 如何计算分子间的转移积分、电子迁移率、空穴迁移率 ====== | ||
- | 使用该功能发表的代表性工作: | + | =====代表性文献===== |
* [[http:// | * [[http:// | ||
* [[http:// | * [[http:// | ||
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粒子迁移率对于有机电子器件例如场致发射晶体管(OFET)、有机发光二极管、光伏电池非常关键。载流子从一个位置迁移到另一个位置,迁移率主要有转移积分决定。本功能仅适用于分子间的载流子迁移,不适用于分子或团簇内部的电荷转移。 | 粒子迁移率对于有机电子器件例如场致发射晶体管(OFET)、有机发光二极管、光伏电池非常关键。载流子从一个位置迁移到另一个位置,迁移率主要有转移积分决定。本功能仅适用于分子间的载流子迁移,不适用于分子或团簇内部的电荷转移。 | ||
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+ | =====理论公式===== | ||
Marcus hopping rate: | Marcus hopping rate: | ||
k=V< | k=V< | ||
- | ADF可以直接计算电子、空穴的V值(电子或空穴的转移耦合),也可以计算λ,上述公式中,其他均为常数,因此这样可以计算得到Marcus hopping rate。之后: | + | ADF可以直接计算电子、空穴的V值(电子或空穴的转移耦合),也可以计算λ,上述公式中,其他均为常数,因此这样可以计算得到Marcus hopping rate。根据Marcus hopping rate再进行后续处理,一般有两种: |
* 方法一:参考[[http:// | * 方法一:参考[[http:// | ||
* 方法二:参考[[http:// | * 方法二:参考[[http:// | ||
- | 这里以萘之间的电子迁移为例演示计算过程。[[https:// | + | 这里以萘之间的电子迁移为例演示计算V、λ值,以及Marcus hopping rate的过程。 |
=====建模===== | =====建模===== | ||
- | 基本的建模操作,见[[https:// | + | 建模的操作,参考:[[adf:buildmodel|AMS软件建模教程]] |
建模完成之后,一般需要对结构进行优化(即,能量最小化,找到最稳定的结构).这里我们跳过建模和优化,直接计算下面给定的结构的电子、空穴迁移率: | 建模完成之后,一般需要对结构进行优化(即,能量最小化,找到最稳定的结构).这里我们跳过建模和优化,直接计算下面给定的结构的电子、空穴迁移率: | ||
行 24: | 行 24: | ||
建模如下图: | 建模如下图: | ||
- | {{: | + | {{ : |
并按照[[adf: | 并按照[[adf: | ||
=====设置计算参数===== | =====设置计算参数===== | ||
- | {{: | + | {{ : |
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保存任务名为naphthalene_mobility(与下载的例子文件命名相同),并运行。提交任务的方式,参考:[[adf: | 保存任务名为naphthalene_mobility(与下载的例子文件命名相同),并运行。提交任务的方式,参考:[[adf: | ||
行 64: | 行 64: | ||
S(electron) Overlap integral LUMO fragment 1 - LUMO fragment 2: | S(electron) Overlap integral LUMO fragment 1 - LUMO fragment 2: | ||
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+ | |||
+ | * V for hole transfer:一般为负值,绝对值越大,转移越容易,一般绝对值与J的绝对值成正比 | ||
+ | * V for electron transfer:一般为负值,绝对值越大,转移越容易,一般绝对值与J的绝对值成正比 | ||
+ | * (hole) Site energy HOMO fragment N:外来一个空穴,放置到片段N(也就是放到片段N的HOMO上面)带来的能量变化量(不考虑空穴到达之后的弛豫过程) | ||
+ | * (electron) Site energy LUMO fragment:外来一个电子,放置到片段N(也就是放到片段N的LOMO上面)带来的能量变化量(不考虑电子到达之后的弛豫过程) | ||
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分别得到电子和空穴的V值,以及转移积分。根据前面的Marcus hopping rate公式,还需要另一个数值电子或空穴的**λ**。以电子的为例: | 分别得到电子和空穴的V值,以及转移积分。根据前面的Marcus hopping rate公式,还需要另一个数值电子或空穴的**λ**。以电子的为例: | ||
- | λ = (Eanion(neutral geometry) - E(neutral)) + (Eneutral(anion geometry) - E(anion)) | + | 重组能λ = (Eanion(neutral geometry) - E(neutral)) + (Eneutral(anion geometry) - E(anion)) |
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+ | <color # | ||
* E(neutral)表示单个萘分子[[adf: | * E(neutral)表示单个萘分子[[adf: | ||
行 74: | 行 83: | ||
λ = (-119.25607066 + 119.42662877)+(-119.31572655 + 119.35845577) = 0.21328733 eV | λ = (-119.25607066 + 119.42662877)+(-119.31572655 + 119.35845577) = 0.21328733 eV | ||
+ | |||
+ | 如果是两种不同分子之间转移,参考:[[adf: | ||
统一能量单位到J: | 统一能量单位到J: | ||
行 124: | 行 135: | ||
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- | 会给出两两之间的数据,如上所示。 | + | 会给出两两之间的数据,如上所示。只是V值需要用户自行根据上文中的公式计算。 |
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+ | 如果电子、空穴的转移不是发生在HOMO、LUMO之间,而是发生在内层轨道,可以通过修改碎片占据(使得内层某个轨道变成空轨道),以及二聚体占据实现。不过该功能要求碎片是闭壳层,因此只能将该内层轨道两个电子都拿掉,放到原本的LUMO上。 | ||
=====固体===== | =====固体===== | ||
- | 块体材料的电子迁移率、Seebeck 系数、热导率、Hall系数以及Hall电导率张量,可以使用VNL-ATK2016计算。 | + | 块体材料的电子迁移率、Seebeck 系数、热导率、Hall系数以及Hall电导率张量,可以使用QuantumATK计算。 |