Ultrafast photogeneration of charged polarons on conjugated polymer chains in dilute solution

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics

Volumn 70, Issue 8, 2004, Pages

  Miranda, Paulo B ^a,b   Moses, Daniel ^a   Heeger, Alan J ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b UNIVERSITY OF SÃO PAULO   (Brazil)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MONOMER; POLY(4 PHENYLENE VINYLENE); POLYMER; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; CONJUGATION; DIFFUSION; DILUTION; DYNAMICS; FILM; PHOTON; QUANTUM MECHANICS; SEMICONDUCTOR; SPECTRAL SENSITIVITY; VIBRATION;

EID: 84862442053     PISSN: 01631829     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1103/PhysRevB.70.085212     Document Type: Article

References (65)

1. M. D. McGehee, E. K. Miller, D. Moses, and A. J. Heeger, in Advances in Synthetic Metals, edited by P. Bernier (Elsevier, Lausanne, 1999), p. 98;; A. J. Heeger, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 40, 2591 (2001).
2. M. D. McGehee, E. K. Miller, D. Moses, and A. J. Heeger, in Advances in Synthetic Metals, edited by P. Bernier (Elsevier, Lausanne, 1999), p. 98;; A. J. Heeger, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 40, 2591 (2001).
3. A. J. Heeger, Solid State Commun. 107, 673 (1998).
4. R. H. Friend, R. W. Gymer, A. B. Holmes, J. H. Burroughes, R. N. Marks, C. Taliani, D. D. C. Bradley, D. A. Dos Santos, J. L. Brédas, M. Löglund, and W. R. Salaneck, Nature (London) 397, 121 (1999).
5. C. D. Müller, A. Falcou, N. Reckefuss, M. Rojahn, V. Wiederhirn, P. Rudati, H. Frohne, O. Nuyken, H. Becker, and K. Meerholz, Nature (London) 421, 829 (2003); J. Birnstock, J. Blässing, A. Hunze, M. Scheffel, M. Stößel, K. Heuser, G. Wittmann, J. Wörle, and A. Winnacker, Appl. Phys. Lett. 78, 3905 (2001).
6. C. D. Müller, A. Falcou, N. Reckefuss, M. Rojahn, V. Wiederhirn, P. Rudati, H. Frohne, O. Nuyken, H. Becker, and K. Meerholz, Nature (London) 421, 829 (2003); J. Birnstock, J. Blässing, A. Hunze, M. Scheffel, M. Stößel, K. Heuser, G. Wittmann, J. Wörle, and A. Winnacker, Appl. Phys. Lett. 78, 3905 (2001).
7. W. Fix, A. Ullmann, J. Ficker, and W. Clemens, Appl. Phys. Lett. 81, 1735 (2002); G. H. Gelinck, T. C. T. Geuns, and D. M. de Leeuw, ibid. 77, 1487 (2000).
8. W. Fix, A. Ullmann, J. Ficker, and W. Clemens, Appl. Phys. Lett. 81, 1735 (2002); G. H. Gelinck, T. C. T. Geuns, and D. M. de Leeuw, ibid. 77, 1487 (2000).
9. C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, and J. C. Hummelen, Adv. Funct. Mater. 11, 15 (2001).
10. M. D. McGehee, M. A. Díaz-García, F. Hide, R. Gupta, E. K. Miller, D. Moses, and A. J. Heeger, Appl. Phys. Lett. 72, 1536 (1998).
11. J. L. Brédas, J. Cornil, and A. J. Heeger, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 8, 447 (1996); S. F. Alvarado, P. F. Seidler, D. G. Lidzey, and D. D. C. Bradley, Phys. Rev. Lett. 81, 1082 (1998); D. Moses, J. Wang, A. J. Heeger, N. Kirova, and S. Brazovski, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 13 496 (2001).
12. J. L. Brédas, J. Cornil, and A. J. Heeger, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 8, 447 (1996); S. F. Alvarado, P. F. Seidler, D. G. Lidzey, and D. D. C. Bradley, Phys. Rev. Lett. 81, 1082 (1998); D. Moses, J. Wang, A. J. Heeger, N. Kirova, and S. Brazovski, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 13 496 (2001).
13. J. L. Brédas, J. Cornil, and A. J. Heeger, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 8, 447 (1996); S. F. Alvarado, P. F. Seidler, D. G. Lidzey, and D. D. C. Bradley, Phys. Rev. Lett. 81, 1082 (1998); D. Moses, J. Wang, A. J. Heeger, N. Kirova, and S. Brazovski, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 13 496 (2001).
14. The Nature of Photoexcitations in Conjugated Polymers, edited by N. S. Sariciftci (World Scientific, Singapore, 1997); A. Köhler, D. A. Dos Santos, D. Beljonne, Z. Shuai, J.-L. Brédas, A. B. Holmes, A. Kraus, K. Müllen, and R. H. Friend, Nature (London) 392, 903 (1998); R. Osterbacka, M. Wohlgenannt, M. Shkunov, D. Chinn, and Z. V. Vardeny, J. Chem. Phys. 118, 8905 (2003).
15. The Nature of Photoexcitations in Conjugated Polymers, edited by N. S. Sariciftci (World Scientific, Singapore, 1997); A. Köhler, D. A. Dos Santos, D. Beljonne, Z. Shuai, J.-L. Brédas, A. B. Holmes, A. Kraus, K. Müllen, and R. H. Friend, Nature (London) 392, 903 (1998); R. Osterbacka, M. Wohlgenannt, M. Shkunov, D. Chinn, and Z. V. Vardeny, J. Chem. Phys. 118, 8905 (2003).
16. The Nature of Photoexcitations in Conjugated Polymers, edited by N. S. Sariciftci (World Scientific, Singapore, 1997); A. Köhler, D. A. Dos Santos, D. Beljonne, Z. Shuai, J.-L. Brédas, A. B. Holmes, A. Kraus, K. Müllen, and R. H. Friend, Nature (London) 392, 903 (1998); R. Osterbacka, M. Wohlgenannt, M. Shkunov, D. Chinn, and Z. V. Vardeny, J. Chem. Phys. 118, 8905 (2003).
17. S. Barth and H. Bässler, Phys. Rev. Lett. 79, 4445 (1997); E. Frankevich, H. Ishii, Y. Hamanaka, T. Yokoyama, A. Fujii, S. Li, K. Yoshino, A. Nakamura, and K. Seki, Synth. Met. 119, 495 (2001); C. Gadermaier, G. Cerullo, G. Sansone, G. Leising, U. Scherf, and G. Lanzani, Phys. Rev. Lett. 89, 117402 (2002).
18. S. Barth and H. Bässler, Phys. Rev. Lett. 79, 4445 (1997); E. Frankevich, H. Ishii, Y. Hamanaka, T. Yokoyama, A. Fujii, S. Li, K. Yoshino, A. Nakamura, and K. Seki, Synth. Met. 119, 495 (2001); C. Gadermaier, G. Cerullo, G. Sansone, G. Leising, U. Scherf, and G. Lanzani, Phys. Rev. Lett. 89, 117402 (2002).
19. S. Barth and H. Bässler, Phys. Rev. Lett. 79, 4445 (1997); E. Frankevich, H. Ishii, Y. Hamanaka, T. Yokoyama, A. Fujii, S. Li, K. Yoshino, A. Nakamura, and K. Seki, Synth. Met. 119, 495 (2001); C. Gadermaier, G. Cerullo, G. Sansone, G. Leising, U. Scherf, and G. Lanzani, Phys. Rev. Lett. 89, 117402 (2002).
20. C. Silva, A. S. Dhoot, D. M. Russell, M. A. Stevens, A. C. Arias, J. D. MacKenzie, N. C. Greenham, and R. H. Friend, Phys. Rev. B 64, 125211 (2001).
21. D. Moses, A. Dogariu, and A. J. Heeger, Phys. Rev. B 61, 9373 (2000); P. B. Miranda, D. Moses, and A. J. Heeger, ibid. 64, 081201(R) (2001).
22. D. Moses, A. Dogariu, and A. J. Heeger, Phys. Rev. B 61, 9373 (2000); P. B. Miranda, D. Moses, and A. J. Heeger, ibid. 64, 081201(R) (2001).
23. J. Cornil, J. Ph. Calbert, D. Beljonne, R. Silbey, and J. L. Brédas, Synth. Met. 119, 1 (2001); P. Puschnig and C. Ambrosch-Draxl, Phys. Rev. Lett. 89, 056405 (2002); A. Ruini, M. J. Caldas, G. Bussi, and E. Molinari, ibid. 88, 206403 (2002); A. Ferretti, A. Ruini, E. Molinari, and M. J. Caldas, ibid. 99, 086401 (2003).
24. J. Cornil, J. Ph. Calbert, D. Beljonne, R. Silbey, and J. L. Brédas, Synth. Met. 119, 1 (2001); P. Puschnig and C. Ambrosch-Draxl, Phys. Rev. Lett. 89, 056405 (2002); A. Ruini, M. J. Caldas, G. Bussi, and E. Molinari, ibid. 88, 206403 (2002); A. Ferretti, A. Ruini, E. Molinari, and M. J. Caldas, ibid. 99, 086401 (2003).
25. J. Cornil, J. Ph. Calbert, D. Beljonne, R. Silbey, and J. L. Brédas, Synth. Met. 119, 1 (2001); P. Puschnig and C. Ambrosch-Draxl, Phys. Rev. Lett. 89, 056405 (2002); A. Ruini, M. J. Caldas, G. Bussi, and E. Molinari, ibid. 88, 206403 (2002); A. Ferretti, A. Ruini, E. Molinari, and M. J. Caldas, ibid. 99, 086401 (2003).
26. J. Cornil, J. Ph. Calbert, D. Beljonne, R. Silbey, and J. L. Brédas, Synth. Met. 119, 1 (2001); P. Puschnig and C. Ambrosch-Draxl, Phys. Rev. Lett. 89, 056405 (2002); A. Ruini, M. J. Caldas, G. Bussi, and E. Molinari, ibid. 88, 206403 (2002); A. Ferretti, A. Ruini, E. Molinari, and M. J. Caldas, ibid. 99, 086401 (2003).
27. D. Beljonne, G. Pourtois, C. Silva, E. Hennebicq, L. M. Herz, R. H. Friend, G. D. Scholes, S. Setayesh, K. Müllen, and J. L. Brédas, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 10982 (2002).
28. S. Stagira, M. Nisoli, G. Lanzani, S. De Silvestri, T. Cassano, R. Tommasi, F. Babudri, G. M. Farinola, and F. Naso, Phys. Rev. B 64, 205205 (2001).
29. C. Silva, D. M. Russell, A. S. Dhoot, L. M. Herz, C. Daniel, N. C. Greenham, A. C. Arias, S. Setayesh, K. Müllen, and R. H. Friend, J. Phys.: Condens. Matter 14, 9803 (2002).
30. P. Wang, C. J. Collison, and L. J. Rothberg, J. Photochem. Photobiol., A 144, 63 (2001).
31. A. Ruseckas, M. Theander, M. R. Andersson, M. Svensson, M. Prato, O. Inganas, and V. Sundström, Chem. Phys. Lett. 322, 136 (2000).
32. T. L. Gustafson, E. M. Kyllo, T. L. Frost, R. G. Sun, H. Lim, D. K. Wang, A. J. Epstein, C. Lefumeux, G. Burdzinski, G. Buntinx, and O. Poizat, Synth. Met. 116, 31 (2001).
33. H. Chosrovian, D. Grebner, S. Rentsch, and H. Naarmann, Synth. Met. 52, 213 (1992).
34. A. J. Cadby, J. Patee, J. Shinar, S. J. Martin, C. W. Spangler, D. D. C. Bradley, and P. A. Lane, Phys. Rev. B 65, 245202 (2002).
35. C. Botta, S. Luzzati, R. Tubino, D. D. C. Bradley, and R. H. Friend, Phys. Rev. B 48, 14 809 (1993).
36. C. J. Collison, L. J. Rothberg, V. Treemaneekarn, and Y. Li, Macromolecules 34, 2346 (2001); P. Wang, C. M. Cuppoletti, and L. J. Rothberg, Synth. Met. 137, 1461 (2003).
37. C. J. Collison, L. J. Rothberg, V. Treemaneekarn, and Y. Li, Macromolecules 34, 2346 (2001); P. Wang, C. M. Cuppoletti, and L. J. Rothberg, Synth. Met. 137, 1461 (2003).
38. G. H. Gelinck, J. M. Warman, and E. G. J. Staring, J. Phys. Chem. 100, 5485 (1996).
39. C. Suva, D. M. Russell, M. A. Stevens, J. D. MacKenzie, S. Setayesh, K. Müllen, and R. H. Friend, Chem. Phys. Lett. 319, 494 (2000).
40. U. Mizrahi, I. Shtrichman, D. Gershoni, E. Ehrenfreund, and Z. V. Vardeny, Synth. Met. 102, 1182 (1998).
41. C. R. Fincher, Jr., M. Ozaki, A. J. Heeger, and A. G. MacDiarmid, Phys. Rev. B 19, 4140 (1979).
42. A. J. Heeger, S. Kivelson, J. R. Schrieffer, and W.-P. Su, Rev. Mod. Phys. 60, 781 (1988), and references therein.
43. B. Horowitz, Solid State Commun. 41, 729 (1982).
44. Z. G. Soos, G. W. Hayden, A. Girlando, and A. Painelli, J. Chem. Phys. 100, 7144 (1994).
45. We use the term "free charges" as opposed to bound charges, either as intra-chain or interchain (charge-transfer) excitons. However, these "free charges" may be mobile and contribute to electrical conductivity, or pinned by defects or disorder, such they would not contribute to conductivity.
46. T.-Q. Nguyen, R. Y. Yee, and B. J. Schwartz, J. Photochem. Photobiol., A 144, 21 (2001).
47. T.-Q. Nguyen, V. Doan, and B. J. Schwartz, J. Chem. Phys. 110, 4068 (1999); T.-Q. Nguyen, I. B. Martini, J. Liu, and B. J. Schwartz, J. Phys. Chem. B 104, 237 (2000).
48. T.-Q. Nguyen, V. Doan, and B. J. Schwartz, J. Chem. Phys. 110, 4068 (1999); T.-Q. Nguyen, I. B. Martini, J. Liu, and B. J. Schwartz, J. Phys. Chem. B 104, 237 (2000).
49. T. Huser, M. Van, and L. J. Rothberg, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 11 187(2000).
50. J. Gierschner, H.-G. Mack, L. Lüer, and D. Oelkrug, J. Chem. Phys. 116, 8596 (2002).
51. G. W. Heffner and D. S. Pearson, Macromolecules 24, 6295 (1991).
52. C. L. Gettinger, A. J. Heeger, J. M. Drake, and D. J. Pine, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol., Sect. A 256, 507 (1994).
53. C. V. Shank, R. Yen, R. L. Fork, J. Orenstein, and G. L. Baker, Phys. Rev. Lett. 49, 1660 (1982).
54. R. A. J. Janssen, N. S. Sariciftci, and A. J. Heeger, J. Chem. Phys. 100, 8641 (1994).
55. R. A. J. Janssen, N. S. Sariciftci, K. Pakbaz, J. J. McNamara, S. Schricker, A. J. Heeger, and F. Wudl, Synth. Met. 69, 441 (1995).
56. E. D. German and V. A. Tikhomirov, J. Mol. Struct.: THEOCHEM 423, 251 (1998); H. Dispert and K. Lacman, Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys. 28, 49 (1978).
57. E. D. German and V. A. Tikhomirov, J. Mol. Struct.: THEOCHEM 423, 251 (1998); H. Dispert and K. Lacman, Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys. 28, 49 (1978).
58. N. S. Sariciftici, L. Smilowitz, A. J. Heeger, and F. Wudl, Science 258, 1474 (1992).
59. C. J. Brabec, G. Zerza, G. Cerullo, S. De Silvestri, S. Luzzati, J. C. Hummelen, and S. Sariciftici, Chem. Phys. Lett. 340, 232 (2001).
60. V. I. Arkhipov, E. V. Emelianova, and H. Bässler, Phys. Rev. Lett. 82, 1321 (1999).
61. H. A. Mizes and E. M. Conwell, Phys. Rev. B 50, 11 243 (1994); V. Dyakonov, G. Rösier, M. Schwoerer, and E. L. Frankevich, ibid. 56, 3852 (1997).
62. H. A. Mizes and E. M. Conwell, Phys. Rev. B 50, 11 243 (1994); V. Dyakonov, G. Rösier, M. Schwoerer, and E. L. Frankevich, ibid. 56, 3852 (1997).
63. A. Y. Grosberg and A. R. Khokhlov, Statistical Physics of Macromolecules (AIP Press, New York, 1994), Chap. 2.
64. D. Vacar, A. Dogariu, and A. J. Heeger, Chem. Phys. Lett. 290, 58 (1998).
65. See Ref. 46, chapter 7.