摘要：吡咯分子是重要的有机半导体材料,适用于微电子和光电等多个领域,成功地引领了一场新的技术革命.本文基于密度泛函理论,使用B3LYP/6-311++g(d,p)方法研究了在0-0.03 a.u.的电场强度作用下,吡咯分子的物理特性变化规律.发现随着电场的增大,分子逐渐沿x轴方向被压缩,分子的偶极矩在减小,总能量在减小.分子的最高占据分子轨道能量基本保持不变,最低未占据分子轨道能量在不断地下降,致使分子的能带隙不断减小,无法保证能带隙的稳定性,从而降低了半导体材料的使用寿命.通过含时密度泛函计算可以发现:在不同的电场下,吡咯分子均出现两个紫外吸收峰,其中两个C=C双键的π-π*跃迁占主要贡献.但随着电场强度的增大,其在跃迁中的占比越来越小.考察在0.02 a.u.的电场下,紫外吸收峰主要由第6、11、13、15等激发态决定.这为更好地研究和设计半导体材料提供了良好的理论依据.

摘要：基于密度泛函理论对6种有机光伏材料使用B3LYP/6-31g+(d,p)方法进行计算,对结构和激发态的诸多性质进行研究。研究结果表明,在基态稳定结构中,M1~M4为反式的平面结构,而M5与M6存在40°以上的二面角,因此z轴有较大的偶极矩分量。而M5与M6激发态分子结构的二面角减小了25°左右,逐渐变为反向平面结构,导致总偶极矩呈现下降的趋势。所有分子的HOMO主要集中于苯环和桥联单元上,而LUMO主要分布在苯并三氮唑环上。平面型分子的HOMO与LUMO对于调控的变化不明显,拥有较大二面角的分子,对于形成内部载流子是较为不利的。在环己烷溶剂模型中对分子的紫外吸收光谱和激发态进行分析,M3的紫外吸收范围较大,有助于提高OSCs的光电转化效率,M5与M6不利于载流子的形成,不利于制备成为OSCs给体材料。所有分子激发态性质均是由HOMO之下的4个轨道和LUMO之上的3个轨道之间决定,这样的激发态性质有利于保证材料的稳定性。这些研究为更好地设计半导体材料提供了良好的理论依据。