Н. А. КОРОЛЁВ, В. Р. НИКИТЕНКО
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
прыжковая кинетика близнецовой рекомбинации в органических кристаллах
Методом Монте-Карло получены зависимости вероятности выживания и темпа рекомбинации близнецовых пар от времени для различных значений постоянной решётки.
Светочувствительные полимеры используют в электрофотографических и жидкокристаллических средах, применяемых для фотографической и голографической регистрации информации, а также при создании фотовольтаических элементов.
Фото - либо радиационная генерация носителей заряда в органических материалах проходит, как правило, через промежуточную стадию образования пар зарядов, связанных кулоновским взаимодействием (близнецовых, или геминальных пар) [1]. Важно, что перенос «близнецов» является прыжковым. Вероятность разделения пары определяет эффективность генерации и хорошо исследована как аналитическими методами [2], так и численным моделированием Монте-Карло [3]. Менее исследована кинетика рекомбинации и разделения близнецовых пар. Преобладает аналитический подход, основанный на решении уравнения Смолуховского [2, 4]. Такой подход применим при достаточно малой (в сравнении с начальным радиусом пары) длине прыжка. Однако в последнее время в связи с процессами фотогенерации рассматривается случай тесных пар, в которых начальное расстояние между «близнецами» сравнимо с длиной прыжка [5]. В этом случае более приемлемым подходом представляется численное моделирование методом Монте-Карло, которое выполнено в данной работе.
В данной работе мы определяли зависимость вероятности выживания, темпа рекомбинации и тока поляризации близнецовых пар от времени. Параметрами являются длина прыжка (постоянная решётки) а0, начальное разделение пары 
, радиус Онзагера 
, т. е. расстояние, на котором энергия кулоновского взаимодействия геминальной пары равна тепловой энергии 
, и напряжённость внешнего однородного электрического поля 
.
Результаты вычислений уточняют условие применимости дрейфово- диффузионного (далее – аналитического) подхода, введённое в работе [3] при анализе вероятности разделения пары:
<<1,
где 
(в работе [3] 
). Точнее, наши результаты свидетельствуют о том, что относительные отклонения вычисленных величин от аналитических данных как по времени, так и по величине (в данный момент) не превышают двух раз, если 
.
Как при наличии умеренного внешнего поля (
), так и при его отсутствии с увеличением постоянной решётки существенно увеличивается характерное время выживания пары. Время прохождения темпа рекомбинации (который определяет, временную зависимость нестационарной фотолюминесценции, кинетику химических реакций в твёрдой фазе и т. д.) существенно (более чем в 2 раза) сдвигается в сторону больших времён при переходе от случая b <<1 к случаю b > 0,5. Ещё более чувствительным к росту параметра b является ток поляризации пар.
Таким образом, результаты данной работы уточняют количественный критерий применимости аналитического подхода [2, 4], что необходимо учитывать при теоретическом анализе кинетики геминальной рекомбинации. Результаты применимы для случая органических кристаллов. Планируется дальнейшее обобщение алгоритма в целях численного моделирования близнецовой рекомбинации в неупорядоченных органических материалах.
Список литературы
1. Pai D. M., Enck R. C. // Phys. Rev. B, v.11, p. .
2. Hong K. M., Noolandi J. // J. Chem. Phys. Vol. 68, №11, 1June 1978.
3. B. Ries, G. Schoenherr and H. Baessler. // Phil. Mag. B, Vol 48. Р.
4. , // Химия Высоких Энергий, т. 19, с.
5. Arkhipov V. I., Baessler H. // Phys. Stat. Sol., v. 201, p.1
