超薄石墠-聚合物 P3HT 异质结构中的界面电荷转移与电子结构调制
材料科学
2025-12-25 v1 介观与纳米尺度物理
原子与分子团簇
摘要
超薄聚合物-石墠异质结构是下一代光电子和光伏技术的有前景材料，但聚合物结构变化对界面电荷转移的影响尚不清晰。本文利用 ab initio 量子力学计算方法，探讨了不同形式的聚苯硅氢烷 (P3HT)——一种广泛用于有机半导体的材料——与石墠的相互作用机制。我们分析了分子链长、端基终止、周期性以及有序与随机 P3HT 排列方式的影响。对于孤立的 P3HT，带隙随链长和层厚度的增加而减小；而结构无序则导致略大的带隙，这是由于电子耦合作用的减弱所致。当 P3HT 薄膜沉积于石墠表面时，所有构型均表现出自发电荷转移，电子积聚在石墠上，而空穴保留在聚合物中。这种效应在有序且完全周期结构中得到显著增强，而在无序结构中则明显减弱。电荷密度分析进一步表明，较厚且更有序的 P3HT 层有助于提高界面上电子-空穴的分离效率。我们的结果揭示了分子结构如何支配 P3HT-石墠异质结中的电荷转移，并为设计高效的聚合物-石墠光伏器件提供了实用指导。
引用
@article{arxiv.2512.20849,
title = {Interfacial Charge Transfer and Electronic Structure Modulation in Ultrathin Graphene P3HT Hybrid Heterostructures},
author = {Yosra Mater and Salih Demirci and V. Ongun Özçelik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.20849},
year = {2025}
}