Evaluation of charge mobility in organic materials: From localized to delocalized descriptions at a first-principles level

Advanced Materials

Volumn 23, Issue 9, 2011, Pages 1145-1153

  Shuai, Zhigang ^a   Wang, Linjun ^a   Li, Qikai ^b  

^a TSINGHUA UNIVERSITY   (China)

^b INSTITUTE OF CHEMISTRY   (China)

Author keywords

Charge mobility computation; Deformation potential theory; Density functional theory; Electron transfer process; Electron phonon scatterings

Indexed keywords

ACOUSTIC PHONONS; CARRIER SCATTERING; CHARGE MOBILITIES; COHERENCE LENGTHS; DEFORMATION POTENTIAL; DEFORMATION POTENTIAL THEORY; ELECTRON PHONON COUPLINGS; ELECTRON TRANSFER PROCESS; ELECTRON-PHONON SCATTERINGS; ELECTRONIC MATERIALS; FIRST-PRINCIPLES; FREE PARAMETERS; HOPPING MECHANISM; INTERNAL VIBRATION; INTRAMOLECULAR SCATTERING; KEY FACTORS; MATERIAL DESIGNS; ORGANIC MATERIALS; PEIERLS; POLARON MODELS; POTENTIAL APPLICATIONS; SCATTERING REGIME; SELF-TRAPPING;

ACOUSTIC WAVE SCATTERING; COHERENT SCATTERING; DEFORMATION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTROMAGNETIC WAVE EMISSION; ELECTRON DIFFRACTION; ELECTRON SCATTERING; ELECTRON TRANSITIONS; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; ELECTRON-PHONON INTERACTIONS; PHONON SCATTERING; POLARONS;

CARRIER MOBILITY;

ORGANIC COMPOUND;

ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; ELECTRON TRANSPORT;

ELECTRON TRANSPORT; MODELS, CHEMICAL; ORGANIC CHEMICALS;

EID: 79952127780     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201003503     Document Type: Article

References (88)

1. a) G. Horowitz, Adv. Mater. 1998, 10, 365
2. b) V. Coropceanu, J. Cornil, D. A. Da Silva Filho, Y. Olivier, R. J. Silbey, J. L. Brédas, Chem. Rev. 2007, 107, 926.
3. W. F. Beadle, J. C. C. Tsai, R. D. Plummer, (eds.), Quick Reference Manual of Semiconductor Engineers, Wiley, New York 1985.
4. a) A. Javey, J. Guo, Q. Wang, M. Lundstrom, H. Dai, Nature (London) 2003, 424, 654
5. b) J. Appenzeller, J. Knoch, V. Derycke, R. Martel, S. Wind, P. Avouris, Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 126801
6. c) C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A. N. Marchenkov, E. H. Conrad, P. N. First, W. A. de Heer, Science 2006, 312, 1191.
7. a) A. J. Heeger, N. S. Sariciftci, E. B. Namdas, Semiconducting and Metallic Polymers, Oxford University Press, New York 2010
8. b) Z. Bao, J. Locklin, (eds.), Organic Field Effect Transistors, Taylor and Francis, Boca Raton, 2007
9. c) G. Hadziioannou, G. G. Mallarias, (eds.), Semiconducting Polymers, Wiley-VCH, Weinheim, 2007
10. d) H. Klauk, (ed.), Organic Electronics, Wiley-VCH, Weinheim, 2006.
11. C. R. Newman, C. D. Frisbie, D. A. da Silva Filho, J. L. Brédas, P. C. Ewbank, K. R. Mann, Chem. Mater. 2004, 16, 4436.
12. a) V. C. Sundar, J. Zaumseil, V. Podzorov, E. Menard, R. L. Willett, T. Someya, M. E. Gershenson, J. A. Rogers, Science 2004, 303, 1644
13. b) V. Podzorov, E. Menard, A. Borissov, V. Kiryukhin, J. A. Rogers, M. E. Gershenson, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 086602.
14. T. Holstein, Ann. Phys. (N.Y.) 1959, 8, 325.
15. a) H. Bässler, Phys. Status Solidi B 1993, 175, 15
16. b) H. Bässler, G. Schonherr, M. Abkowitz, D. M. Pai, Phys. Rev. B 1982, 26, 3105
17. c) H. Bässler, Philos. Mag. B 1984, 50, 347.
18. a) A. Dieckmann, H. Bässler, P. M. Borsenberger, J. Chem. Phys. 1993, 99, 8136
19. b) P. M. Borsenberger, J. J. Fitzgerald, J. Phys. Chem. 1993, 97, 4815.
20. M. E. Gershenson, V. Podzorov, A. F. Morpurgo, Rev. Mod. Phys. 2006, 78, 973.
21. a) J. L. Brédas, J. P. Calbert, D. A. da Silva, J. Cornil, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 5804
22. b) J. Cornil, D. Beljonne, J. P. Calbert, J. L. Brédas, Adv. Mater. 2001, 13, 1053
23. c) J. L. Brédas, D. Beljonne, V. Coropceanu, J. Cornil, Chem. Rev. 2004, 104, 4971.
24. J. E. Norton, J. L. Brédas, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12377.
25. a) R. W. Munn, R. Silbey, J. Chem. Phys. 1985, 83, 1854
26. b) R. Silbey, R. W. Munn, J. Chem. Phys. 1980, 72, 2763.
27. V. M. Kenkre, J. D. Anderson, D. H. Dunlap, C. B. Duck, Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 1165.
28. a) K. Hannewald, P. A. Bobbert, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 1535
29. b) K. Hannewald, V. M. Stojanovic, J. M. T. Schellekens, P. A. Bobbert, G. Kresse, J. Hafner, Phys. Rev. B 2004, 69, 075212
30. c) K. Hannewald, V. M. Stojanovic, P. A. Bobbert, J. Phys.: Condens. Matter 2004, 16, 2023.
31. M. Hultell, S. Stafström, Chem. Phys. Lett. 2006, 428, 446.
32. a) A. Troisi, G. Orlandi, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 086601
33. b) A. Troisi, Adv. Mater. 2007, 19, 2000.
34. L. J. Wang, G. J. Nan, X. D. Yang, Q. Peng, Q. K. Li, Z. G. Shuai, Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 423.
35. S. W. Yin, Y. P. Yi, Q. X. Li, G. Yu, Y. Q. Liu, Z. G. Shuai, J. Phys. Chem. A, 2006, 110, 7138.
36. Y. B. Song, C. A. Di, X. D. Yang, S. P. Li, W. Xu, Y. Q. Liu, L. M. Yang, Z. G. Shuai, D. Q. Zhang, D. B. Zhu, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15940.
37. X. D. Yang, Q. K. Li, Z. G. Shuai, Nanotech. 2007, 18, 424029.
38. L. Q. Li, H. X. Li, X. D. Yang, W. P. Hu, Y. B. Song, Z. G. Shuai, W. Xu, Y. Q. Liu, D. B. Zhu, Adv. Mater. 2007, 19, 2613.
39. G. J. Nan, X. D. Yang, L. J. Wang, Z. G. Shuai, Y. Zhao, Phys. Rev. B 2009, 79, 115203.
40. X. D. Yang, L. J. Wang, C. L. Wang, W. Long, Z. G. Shuai, Chem. Mater. 2008, 20, 3205.
41. L. J. Wang, Q. K. Li, Z. G. Shuai, L. P. Chen, Q. Shi, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 3309.
42. L. J. Wang, Q. Peng, Q. K. Li, Z. G. Shuai, J. Chem. Phys. 2007, 127, 044506.
43. L. J. Wang, Q. K. Li, Z. G. Shuai, J. Mol. Sci. (in Chinese) 2008, 24, 133.
44. L. J. Wang, Q. K. Li, Z. G. Shuai, J. Chem. Phys. 2008, 128, 194706.
45. L. Tang, M. Q. Long, D. Wang, Z. G. Shuai, Sci. China, Ser. B: Chem. 2009, 52, 1646.
46. M. Q. Long, L. Tang, D. Wang, L. J. Wang, Z. G. Shuai, J. Am. Chem.Soc. 2009, 131, 224704.
47. T. Holstein, Ann. Phys. (N.Y.) 1959, 8, 343.
48. a) A. Troisi, G. Orlandi, Chem. Phys. Lett. 2001, 344, 509
49. b) B. C. Lin, C. P. Cheng, Z. Q. You, C. P. Hsu, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 66.
50. D. A. da Silva Filho, V. Coropceanu, D. Fichou, N. E. Gruhn, T. G. Bill, J. Gierschner, J. Cornil, J. L. Brédas, Philos. Trans. R. Soc. A 2007, 365, 1435.
51. V. Lemaur, D. A. Da Silva Filho, V. Coropceanu, M. Lehmann, Y. Geerts, J. Piris, M. G. Debije, A. M. Van de Craats, K. Senthilkumar, L. D. A. Siebbeles, J. M. Warman, J. L. Brédas, J. Cornil, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3271.
52. W. Q. Deng, W. A. Goddard, III, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8614.
53. G. R. Hutchison, M. A. Ratner, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16866.
54. G. Horowitz, D. Fichou, X. Z. Peng, Z. G. Xu, F. Garnier, Solid State Commun. 1989, 72, 381.
55. C. Kloc, P. G. Simpkins, T. Siegrist, R. A. Laudise, J. Cryst. Growth 1997, 182, 416.
56. a) H. E. Katz, L. Torsi, A. Dodabalapur, Chem. Mater. 1995, 7, 2235
57. b) R. Hajlaoui, D. Fichou, G. Horowitz, B. Nessakh, M. Constant, F. Garnier, Adv. Mater. 1997, 9, 557
58. c) R. Hajlaoui, G. Horowitz, F. Garnier, A. Arce-Brouchet, L. Laigre, A. Elkassmi, F. Demanze, F. Kouki, Adv. Mater. 1997, 9, 389.
59. B. Servet, G. Horowitz, S. Ries, O. Lagorsse, P. Alnot, A. Yassar, F. Deloffre, P. Srivastava, R. Hajlaoui, P. Lang, F. Garnier, Chem. Mater. 1994, 6, 1809.
60. H. Sun, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 7338.
61. rd ed., Kluwer Academic/Plenum Publisher, New York 2000.
62. N. Karl, Synth. Met. 2003, 133, 649.
63. a) G. Kresse, J. Hafner, Phys. Rev. B 1993, 47, 558
64. b) G. Kresse, J. Hafner, Phys. Rev. B 1994, 49, 14251
65. c) G. Kresse, J. Furthmüller, Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
66. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
67. E. F. C. Byrd, G. E. Scuseria, C. F. Chabalowski, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13100.
68. V. I. Ponomarev, O. S. Filipenko, L. O. Atovmyan, Crystallogr. Rep. 1976, 21, 392.
69. a) T. Kato, T. Yamabe, J. Chem. Phys. 2001, 115, 8592
70. b) L. B. Schein, C. B. Duck, A. R. McGhie, Phys. Rev. Lett. 1978, 40, 197.
71. J. Bardeen, W. Shockley, Phys. Rev. 1950, 80, 72.
72. a) Y. C. Cheng, R. J. Silbey, D. A. da Silva Filho, J. P. Calbert, J. Cornil, J. L. Brédas, J. Chem. Phys. 2003, 118, 3764
73. b) J. M. Ziman, Principles of the Theory of Solids, 2nd ed., Cambridge University Press, London 1972, pp. 211-229.
74. a) F. B. Beleznay, F. Bogar, J. Ladik, J. Chem. Phys. 2003, 119, 5690
75. b) R. A. Street, J. E. Northrup, A. Salleo, Phys. Rev. B 2005, 71, 165202.
76. J. Ladik, G. Biczo, G. Elek, J. Chem. Phys. 1966, 44, 483.
77. a) N. Y. Sa, G. Wang, B. Yin, Y. H. Huang, Phys. E, 2008, 40, 2396
78. b) B. Xu, Y. D. Xia, J. Yin, X. G. Wan, K. Jiang, A. D. Li, D. Wu, Z. G. Liu, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 183108.
79. a) K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. E. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov, Science 2004, 306, 666
80. b) J. S. Bunch, A. M. van der Zande, S. S. Verbridge, I. W. Frank, D. M. Tanenbaum, J. M. Parpia, H. G. Craighead, P. L. McEuen, Science 2007, 315, 490
81. c) M. Y. Han, B. Özyilmaz, Y. Zhang, P. Kim, P., Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 206805.
82. a) C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A. N. Marchenkov, E. H. Conrad, P. N. First, W. A. de Heer, Science 2006, 312, 1191
83. b) P. Neugebauer, M. Ortila, C. Faugeras, A. L. Bara, M. Potemski, Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 136403.
84. a) A. J. Cohen, P. Mori-Sanchez, W. Yang, Science 2008, 321, 792
85. b) A. J. Stone, Science 2008, 321, 787.
86. a) J. Sjakste, N. Vast, V. Tyuterev, Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 236405
87. b) O. D. Restrepo, K. Varga, S. T. Pantelides, Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 212103
88. c) V. Lordi, P. Erhart, D. Åberg, Phys. Rev. B 2010, 81, 235204.