理解有机半导体中的鲁棒量子效应：电荷转移激子、聚集体声子与分形子

在常温工作的有机半导体中，存在缺乏全面理解的显著量子效应，一种称为电荷转移（CT）激子的奇异复合粒子通常被视为关键要素。另一种基本物质是源于分子内与分子间振动的声子，相关的对角电子-声子耦合导致空间局域化，非对角耦合则对应电子波函数的色散。在这项工作中，我们首先基于分形子（fracton）物理提出一个玩具模型，以现象学方式揭示聚集体中CT激子与共振声子相随的相干运动。基于此模型，我们描述了不同材料体系中分层量子效应的通用图景。为检验分形子模型是否实际适用，我们利用自适应含时密度矩阵重整化群算法计算了CT激子的超时序关联子（OTOC，一种对纠缠熵的量子动力学测量）。在考虑两种竞争相互作用的三个常用有机材料现实模型基础上，我们分别研究了CT激子与聚集体声子在超快电荷转移、相干极化子跳跃以及三重态对解离中不可约的作用。我们的理论将电荷、激子、自旋与声子统一于单一框架，或有助于厘清有机半导体中复杂多样的量子效应。