激发态振动能级间的相干振动对电子转移速率的影响

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随着能源危机的日益加剧以及环境的不断恶化,人们更加关注太阳能的利用与开发,染料敏化半导体材料作为一种新型的能源材料脱颖而出,以其低廉的价格、优异的性能吸引着越来越多的研究者,对染料敏化半导体材料的研究也将进一步推动其实际应用。通过控制量子点的尺寸、改变染料半导体间的键连等方法,从而达到假设一组互相匹配的有机染料和半导体材料的目的,进而从理论上研究影响两种材料界面间电子转移速率的因素。  本文在泵浦探测技术理论的基础上对染料敏化半导体材料界面间的电子转移情况进行分析,从薛定谔方程、染料敏化半导体系统的电子振动波函数和哈密顿量出发进行推导,得出了电子出现在激发态振动能级上的几率波振幅随时间变化的具体表达式,并最终得到了激发态电子占有率随时间的变化关系式。另外,在已得公式和理论知识的基础上,本文提出了关于染料和半导体振动能级波函数间的弗兰克卡登因子的一个唯象公式。为更进一步的研究染料敏化半导体界面间的电子转移打下了坚实的理论基础。  本文从激发态电子占有率的具体表达式和唯象公式出发,模拟出了不同条件下激发态电子占有率随时间的变化曲线,通过与已知的理论曲线的对比分析,从而证明了唯象公式的合理性。在此基础上,本文结合这些曲线对唯象公式进行修正,进一步确定了唯象公式中各项参数。  最后,从推导得到的激发态电子占有率公式和修正后的唯象公式出发,模拟出了二萘嵌苯纳米晶二氧化钛系统界面间的电子转移情况,并实现了与实验结果很好的吻合。并最终得出了染料和半导体振动能级波函数间的弗兰克卡登因子服从类似高斯分布的合理性。
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