Photogeneration of charge carriers in substituted polyacetylenes

Abstract

Analyzujeme námi navržený model fotogenerace volných nosičů náboje v π-konjugovaných polymerních materiálech se slabými mezimolekulárními in- terakcemi vycházející z Archipovova modelu. Zahrnuli jsme kvantové efekty ovlivňující vznik stavů spojených s přenosem náboje představující mezikrok při fotogeneraci volných nosičů náboje. Elektrostatická interakce mezi elekt- ronem a dírou, stejně tak jako přenosové integrály, jsou spočteny kvantově- chemicky. Model jsme aplikovali na experimentální data závislosti fotoge- nerace volných nosičů náboje v poly[1-trimethylsilylfenyl,2-fenyl]acetylenu na intenzitě vnějšího elektrického pole. Podařilo se odstranit některé nedostatky předchozího modelu. Byli jsme schopni namodelovat experimentální data bez nutnosti rozdělení intervalu intenzit elektrických polí na několik oblastí, ve kterých bylo nutno prokládat experimentalní data modelovými křivkami s různými fyzikalními parametry. Náš model je schopen popsat experimentální data v celém rozsahu intenzit elektrického pole pomocí jedné sady parametrů modelu. Dále se nám podařilo snížit počet parametrů modelu na tři. Klíčová slova π-konjugované polymery, fotogenerace nosičů náboje, fotovodivost 1

We present an improved model of charge carrier photogeneration in π-conju- gated polymers with weak intermolecular interactions based on the model of Arkhipov. It includes quantum effects affecting the creation of charge transfer states, which occurs as an intermediate step in the free charge carrier photo- generation process. The electrostatic potential between the electron and the hole and transfer integrals needed for the calculation of the potential barrier for the charge transfer state dissociation are calculated quantum-chemically. We apply our model on experimental data of the charge carrier photogenera- tion efficiency in poly[1-trimethylsilylphenyl,2-phenyl]acetylene to explain its dependence on applied electric field. We eliminate several problems of the previous model. We are able to fit experimental data with just one set of parameters in the whole interval of the applied electric field. We do not have to consider several intervals of the electric field separately as in the previous work and reduce the number of needed parameters to three. Key words π-conjugated polymers, charge carrier photogeneration, photoconductivity 1