基于多体第一性原理方法的有机晶体中的中间极化子电荷输运

由于复杂的晶体结构与电子-声子（e-ph）相互作用，预测有机分子晶体（OMCs）的电学性质具有挑战性。OMCs 中的电荷输运通常分为两个极限区——由弱 e-ph 相互作用表征的能带输运，以及由强 e-ph 相互作用形成的局域极化子所导致的电荷跳跃。然而，在这两种极限情况之间存在一个理解较少的中间区，其中存在极化子但输运不通过跳跃发生。在此我们展示一种多体第一性原理方法，可准确预测 OMCs 在中间区的载流子迁移率，并阐明其微观起源。我们的方法结合了描述强 e-ph 相互作用的有限温度累积量与 Green-Kubo 输运计算。我们将此无参数框架应用于萘晶体，在 100–300 K 间展示了与实验相差 1.5–2 倍的电子迁移率预测。我们的分析揭示，在中间区电子与分子间和分子内声子均强耦合，这由电子谱函数中宽极化子卫星峰的形成以及玻尔兹曼方程的失效所证明。我们的研究推进了复杂有机晶体中电荷输运的定量建模。