Theory of charge transport in carbon electronic materials

مکانیسم حمل بار در مواد جامد آلی بیش از 50 سال است که موضوع مورد علاقه و بحث های فشرده بوده است، نه تنها به دلیل کاربرد در چاپ الکترونیک، بلکه به دلیل چالش های بزرگ در درک فرآیندهای الکترونیکی در سیستم های پیچیده با پیشرفت سریع تئوری ساختار الکترونیکی و فناوری محاسباتی، رویای پیش بینی تحرک بار اکنون به تدریج در حال تبدیل شدن به واقعیت است.

این جلد پیشرفت‌های اخیر در گروه پروفسور Shuai را در توسعه ابزارهای محاسباتی برای ارزیابی تحرک ذاتی حامل برای مواد آلی و کربنی در سطح اصول اول توصیف می‌کند. با توجه به قدرت جفت شدن الکترون-فونون، مکانیسم انتقال بار به سه دسته مختلف، یعنی مدل پرش موضعی، مدل باند گسترده و مدل پلارون طبقه‌بندی می‌شود. برای هر یک از آنها، یک رویکرد نظری مربوطه توسعه یافته و در نمونه‌های معمولی پیاده‌سازی شده است.

Mechanism of charge transport in organic solids has been an issue of intensive interests and debates for over 50 years, not only because of the applications in printing electronics, but also because of the great challenges in understanding the electronic processes in complex systems. With the fast developments of both electronic structure theory and the computational technology, the dream of predicting the charge mobility is now gradually becoming a reality.

This volume describes recent progresses in Prof. Shuai’s group in developing computational tools to assess the intrinsic carrier mobility for organic and carbon materials at the first-principles level. According to the electron-phonon coupling strength, the charge transport mechanism is classified into three different categories, namely, the localized hopping model, the extended band model, and the polaron model. For each of them, a corresponding theoretical approach is developed and implemented into typical examples.