题目：有机半导体材料载流子迁移率理论模拟—以并五苯和Alq3为例

近年来，有机半导体材料在电致发光器件中作为活性成分引起了研究者的广泛关注。有机分子的导电性能是制约器件高效的重要因素，载流子迁移率是衡量分子材料导电性能的一个重要指标。通常的有机分子材料分子间相互作用很弱，电子转移是采用热活化的（hopping）方式来完成迁移的，根据经典的Marcus电子转移理论可知，影响分子间电子转移速率的主要因素有两种，一种是二聚体分子间的电荷转移积分，另一种则是由于电子态改变引起的分子构型变化和环境极化所产生的重组能。因此，从理论上深刻理解分子间电荷转移性质、预测有机半导体材料载流子传输性能，为设计优化光电器件结构提供了有力的理论依据。
本文以计算有机半导体材料小分子热活化的迁移率为目标，分别从计算电荷转移积分和重组能方面展开。我们选择不同分子体系，着重采用量子化学孤立轨道法双分子自洽、非自洽法与Koopman定理评估了不同分子模型下的电荷转移积分。根据分子晶体的结构，使用了爱因斯坦方法模拟了分子晶体载流子迁移率。具体内容如下：
第一章：简要介绍了有机电致发光器件（OLED）的研究背景、研究现状、器件结构、工作原理以及在生产生活中的应用。
第二章：着重阐述了有机材料的电荷传输理论和载流子迁移率的计算方法，为迁移率的计算提供了理论基础。
第三章：以简单的平行苯二聚体为研究体系，在两态模型变分法的前提下，孤立轨道的双分子自洽（SCF）计算电荷转移积分的方法能方便地考虑孤立轨道的非正交性所带来的影响，得到准确的电荷转移积分的数值解。考虑基函数和平行分子间距对电子耦合积分的影响，运用该方法计算了不同的基函数和距离下电荷转移积分，结果发现：相对于过渡态理论寻找“两态能量差最小”计算的电子耦合值，基函数D95V表现出最好的距离相关性。
第四章：运用孤立轨道法的双分子自洽（SCF）与非自洽（non-SCF）方法计算了不同空间堆积的并五苯二聚体的电荷转移积分。结果表明孤立轨道法无论是SCF还是non-SCF方法均可以很好地计算三种不同堆积方式下的电荷转移积分，尤其是SCF的孤立轨道方法不但可以很好地计算有效电子转移积分，而且还可以考察分子极化对位点能的影响。另外，本章还考察了外加电场对电子耦合的影响，表明电场对电子耦合的影响不大，证明了该体系无电场的情况下计算的电子耦合可用来计算有电场情况下的电子跃迁速率。
第五章：以Alq3晶体分子为研究体系，考察了C1点群的mer-Alq3晶体和C3点群的fac-Alq3晶体电子传输和光谱性能。本章主要包含两部分内容，第一部分是以上两种晶体的电荷载流子迁移率的计算。计算结果表明，mer-Alq3晶体的电子载流子迁移率是空穴载流子的100倍左右，是很好的电子传输材料。而fac-Alq3的载流子迁移率非常小，原因在于mer-Alq3的分子轨道集中在局部的配体上，而fac-Alq3均匀分配到分子的各个配体上。第二部分是不同该晶体的光谱性质的模拟，结果表明mer-Alq3发绿色荧光而fac-Alq3的光谱蓝移，与实验结果吻合得很好。
第六章：全文总结概括。