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关于聚合物/量子点复合材料与器件的研究是当今纳米科学技术领域的研究热点之一。本文的目的是研究聚合物/量子点复合材料体系中的载流子动力学,为如何提高器件的性能提供物理依据。
我们从理论上仔细研究了聚合物/量子点复合材料体系中的Forster能量转移过程。目前,人们通常使用光谱积分的方法来计算Forster能量转移半径,但这种方法有一定的局限性,必须在刚性溶液的条件下才能使用。正是基于这方面考虑,我们从速率方程出发,严格的推导出载流子浓度随时间变化的函数,从而得到Forster能量转移半径的计算公式。并用这种方法来计算PDFC与CdSe/ZnS复合材料的能量转移半径,得到的结果和用光谱积分方法得到的结果基本吻合。另外,我们从量子力学的角度严格证明了导电聚合物的最低激发态和量子点基态之间的能量转移是允许跃迁。能量转移是通过聚合物和量子点中电偶极矩的相互作用来实现的。我们利用半经典电动力学推导出导电聚合物与量子点之间Forster能量转移的速率公式。采用MEH-PPV/PbS材料的特征参数,即聚合物中共轭链的长度和相互作用激子间的距离,计算出能量转移的时间在10ps到100Ps之间,比纯共轭聚合物MEH-PPV中激子的辐射寿命(1ns左右)短得多,这说明了复合材料中的能量转移过程的高效性。该结论从理论上证明了实现高性能的聚合物/量子点器件是可行的,本研究为开发和研究新复合材料提供了理论依据。