PSS聚合物的结构及电子特性的第一性原理计算

• 作 者: 刘世勇
• 机 构: 北京交通大学
• 出 处: 北京交通大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: PSS聚合物 第一性原理 密度泛函理论 含时密度泛函理论 分子结构 电荷密度 能级分布 吸收光谱

聚合物导电性的发现使导电聚合物成为了活跃的研究和应用领域，其中PEDOT/PSS(聚乙撑二氧噻吩/聚对苯乙烯磺酸)因为它的环境稳定性和高的电导率在近二十年受到了广泛关注，成为导电聚合物领域研究的热点之一。　　
PEDOT/PSS具有环境稳定性好，导电性好，容易成膜，透光性好，合成简单等一系列优点。这使其在抗静电剂，电化学器件，发光器件等领域有着很好的应用。　　
量子力学第一性原理(First-Principles)计算(即从头算)只采用5个基本物理常数：电子质量、电子电量、普郎克常数、光速和玻耳兹曼常数(m0、c、n、c、kB)来解薛定谔(Schrodinger)方程。　　
建立于R.Hohenberg和W.Kohn关于非均匀电子气理论基础上的密度泛函理论，在固体和分子电子结构和总能量计算中取得了很大的成功，成为多粒子体系能带理论研究的重要方法。　　
利用基于密度泛函理论第一性原理的VASP和基于含时密度泛函理论的octopus两大程序包，主要做了如下工作：　　
1、计算得到了本征PEDOT稳定的分子结构，掺杂氢离子后的分子结构以及掺入电子后的分子结构。　　
2、分析得出本征、掺杂氢离子以及掺入电子三种情况下的PEDOT分子的空间电荷密度。发现氧化掺杂(即掺入氢离子)使主链失去电子，形成正极化子；而掺入电子则会使主链形成负极化子。　　
3、分析得出了本征、掺杂氢离子以及掺入电子三种情况下的PEDOT分子的能级分布，发现掺杂后的分子能级出现了新的能级，称之为极化能级。　　
4、计算得出本征、掺杂氢离子以及掺入电子三种情况下的PEDOT分子吸收光谱图。