无序有机半导体中的普适Urbach规则
光学
2021-07-21 v2 无序系统与神经网络
摘要
在晶体半导体中，吸收边锐度由温度依赖的Urbach能量表征。这些能量量化了导致局域指数尾态的静态结构无序，以及电子-声子散射引起的动态无序。该指数尾态模型对无序固体的适用性长期存在争议。尽管如此，指数拟合仍被常规应用于有机半导体带隙下吸收分析。在此，我们通过温度依赖的量子效率测量阐明了有机半导体及其共混物的带隙下光谱线形。我们发现，单重激子引起的带隙下吸收在低光子能量下普遍由热展宽主导，且相关Urbach能量等于热能，与静态无序无关。这与由Boltzmann型热激活光学跃迁加权的Gaussian激子态密度的卷积所得吸收一致。我们提出了一个解释无序系统吸收线形的简单模型，并提供了确定激子无序能量的策略。我们的发现阐明了分子固体中Urbach能量的含义，并将光物理与静态无序相关联，这对优化有机太阳能电池至关重要，为此我们提出了新的辐射开路电压极限。
引用
@article{arxiv.2102.13038,
title = {A Universal Urbach Rule for Disordered Organic Semiconductors},
author = {Christina Kaiser and Oskar J. Sandberg and Nasim Zarrabi and Wei Li and Paul Meredith and Ardalan Armin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.13038},
year = {2021}
}