Singlet exciton diffusion in organic crystals based on marcus transfer rates

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 10, Issue 3, 2014, Pages 1242-1255

  Stehr, Vera ^a   Fink, Reinhold F ^b   Engels, Bernd ^a   Pflaum, Jens ^a   Deibel, Carsten ^a  

^a UNIVERSITY OF WÜRZBURG   (Germany)

^b UNIVERSITY OF TÜBINGEN   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84896283623     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct500014h     Document Type: Article

References (129)

1. Armstrong, N. R.; Wang, W.; Alloway, D. M.; Placencia, D.; Ratcliff, E.; Brumbach, M. Macromol. Rapid Commun. 2009, 30, 717-731
2. Meerheim, R.; Luessem, B.; Leo, K. Proc. IEEE 2009, 97, 1606-1626
3. Kulkarni, A. P.; Tonzola, C. J.; Babel, A.; Jenekhe, S. A. Chem. Mater. 2004, 16, 4556-4573
4. Dimitrakopoulos, C.; Malenfant, P. Adv. Mater. 2002, 14, 99-117
5. Newman, C. R.; Frisbie, C. D.; da Silva Filho, D. A.; Brédas, J.-L.; Ewbank, P. C.; Mann, K. R. Chem. Mater. 2004, 16, 4436-4451
6. Facchetti, A. Mater. Today 2007, 10, 28-37
7. Subramanian, V.; Chang, P.; Lee, J.; Molesa, S.; Volkman, S. IEEE Trans. Compon. Packag. Technol. 2005, 28, 742-747
8. Myny, K.; Steudel, S.; Smout, S.; Vicca, P.; Furthner, F.; van der Putten, B.; Tripathi, A.; Gelinck, G.; Genoe, J.; Dehaene, W.; Heremans, P. Org. Electron. 2010, 11, 1176-1179
9. Riede, M.; Mueller, T.; Tress, W.; Schueppel, R.; Leo, K. Nanotechnology 2008, 19, 424001
10. Kippelen, B.; Brédas, J.-L. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 251-261
11. Dennler, G.; Scharber, M. C.; Brabec, C. J. Adv. Mater. 2009, 21, 1323-1338
12. Chidichimo, G.; Filippelli, L. Int. J. Photoenergy 2010, 2010, Article ID 123534.
13. Deibel, C.; Dyakonov, V. Rep. Prog. Phys. 2010, 73, 096401
14. Barth, S.; Bässler, H. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 4445-4448
15. Kirova, N.; Brazovskii, S.; Bishop, A. Synth. Met. 1999, 100, 29-53
16. Marks, R. N.; Halls, J. J. M.; Bradley, D. D. C.; Friend, R. H.; Holmes, A. B. J. Phys.: Condens. Matter 1994, 6, 1379
17. Miranda, P. B.; Moses, D.; Heeger, A. J. Phys. Rev. B 2001, 64, 081201
18. Kietzke, T. Adv. OptoElectron. 2007, 2007, Article ID 40285.
19. Quarti, C.; Fazzi, D.; Tommasini, M. Chem. Phys. Lett. 2010, 496, 284-290
20. Galanin, M.; Khan-Magometova, S. J. Lumin. 1979, 18-19 (Part 1), 37-40.
21. Aaviksoo, J. J. Lumin. 1991, 48-49 (Part 1), 57-66.
22. Brazovskii, S.; Kirova, N. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 2453-2465
23. Tripathi, A. K.; Pflaum, J. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 082103
24. Topczak, A. K.; Roller, T.; Engels, B.; Brütting, W.; Pflaum, J. http://arxiv.org/abs/1207.1036, accessed 2012.
25. Stehr, V.; Engels, B.; Deibel, C.; Fink, R. F. J. Chem. Phys. 2014, 140, 024503
26. Scholes, G. D. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 57-87
27. Brédas, J.-L.; Beljonne, D.; Coropceanu, V.; Cornil, J. Chem. Rev. 2004, 104, 4971-5003
28. Beljonne, D.; Hennebicq, E.; Daniel, C.; Herz, L. M.; Silva, C.; Scholes, G. D.; Hoeben, F. J. M.; Jonkheijm, P.; Schenning, A. P. H. J.; Meskers, S. C. J.; Phillips, R. T.; Friend, R. H.; Meijer, E. W. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 10594-10604
29. Hennebicq, E.; Pourtois, G.; Scholes, G. D.; Herz, L. M.; Russell, D. M.; Silva, C.; Setayesh, S.; Grimsdale, A. C.; Müllen, K.; Brédas, J.-L.; Beljonne, D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4744-4762
30. Poulsen, L.; Jazdzyk, M.; Communal, J.-E.; Sancho-García, J. C.; Mura, A.; Bongiovanni, G.; Beljonne, D.; Cornil, J.; Hanack, M.; Egelhaaf, H.-J.; Gierschner, J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8585-8593
31. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1956, 129, 966
32. Marcus, R. A. Rev. Mod. Phys. 1993, 65, 599-610
33. Barbara, P. F.; Meyer, T. J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13148-13168
34. Sakanoue, K.; Motoda, M.; Sugimoto, M.; Sakaki, S. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 5551-5556
35. Stehr, V.; Pfister, J.; Fink, R. F.; Engels, B.; Deibel, C. Phys. Rev. B 2011, 83, 155208
36. Heinrich, M. A.; Pflaum, J.; Tripathi, A. K.; Frey, W.; Steigerwald, M. L.; Siegrist, T. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 18878-18881
37. Dürr, A. C.; Schreiber, F.; Münch, M.; Karl, N.; Krause, B.; Kruppa, V.; Dosch, H. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 2276
38. Karl, N.; Kraft, K.-H.; Marktanner, J.; Münch, M.; Schatz, F.; Stehle, R.; Uhde, H.-M. J. Vac. Sci. Technol. A 1999, 17, 2318
39. Kurrle, D.; Pflaum, J. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 133306
40. May, V.; Kühn, O. Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems, 3 rd Edition; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2011.
41. Wong, K. F.; Bagchi, B.; Rossky, P. J. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 5752-5763
42. Spano, F.; Siddiqui, S. Chem. Phys. Lett. 1999, 314, 481-487
43. Malagoli, M.; Coropceanu, V.; da Silva Filho, D. A.; Brédas, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 120, 7490-7496
44. Duschinsky, F. Acta Physicochim. URSS 1937, 7, 551-566
45. Deng, W.-Q.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8614
46. Li, H.; Brédas, J.-L.; Lennartz, C. J. Chem. Phys. 2007, 126, 164704
47. Wen, S.-H.; Li, A.; Song, J.; Deng, W.-Q.; Han, K.-L.; Goddard, W. A., III. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 8813-8819
48. Liu, Y.-H.; Xie, Y.; Lu, Z.-Y. Chem. Phys. 2010, 367, 160-166
49. Sancho-García, J. C.; Pérez-Jiménez, A. J. J. Chem. Phys. 2008, 129, 024103
50. Sancho-García, J. C.; Pérez-Jiménez, A. J.; Olivier, Y.; Cornil, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 9381-9388
51. Sancho-García, J. C.; Pérez-Jiménez, A. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 2741-2746
52. Beljonne, D.; Curutchet, C.; Scholes, G. D.; Silbey, R. J. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6583-6599
53. Kimura, A.; Kakitani, T.; Yamato, T. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9276-9287
54. Fückel, B.; Köhn, A.; Harding, M. E.; Diezemann, G.; Hinze, G.; Basché, T.; Gauss, J. J. Chem. Phys. 2008, 128, 074505
55. Norton, J. E.; Brédas, J.-L. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12377-12384
56. McMahon, D. P.; Troisi, A. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 941-946
57. Einstein, A. Ann. Phys. 1905, 322, 549-560
58. von Smoluchowski, M. Ann. Phys. 1906, 326, 756-780
59. Houili, H.; Tutiš, E.; Batistić, I.; Zuppiroli, L. J. Appl. Phys. 2006, 100, 033702
60. Di Donato, E.; Fornari, R. P.; Di Motta, S.; Li, Y.; Wang, Z.; Negri, F. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 5327-5334
61. Rosso, K.; Dupuis, M. Theor. Chem. Acc. 2006, 116, 124-136
62. Sánchez-Carrera, R. S.; Coropceanu, V.; da Silva Filho, D. A.; Friedlein, R.; Osikowicz, W.; Murdey, R.; Suess, C.; Salaneck, W. R.; Brédas, J.-L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18904-18911
63. Grimme, S. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9095
64. Hellweg, A.; Grün, S. A.; Hättig, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 4119-4127
65. Christiansen, O.; Koch, H.; Jørgensen, P. Chem. Phys. Lett. 1995, 243, 409-418
66. Hättig, C.; Weigend, F. J. Chem. Phys. 2000, 113, 5154
67. Hättig, C. J. Chem. Phys. 2003, 118, 7751
68. Köhn, A.; Hättig, C. J. Chem. Phys. 2003, 119, 5021
69. Dirac, P. A. M. Proc. R. Soc. London A 1929, 123, 714-733
70. Slater, J. C. Phys. Rev. 1951, 81, 385-390
71. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200-1211
72. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100
73. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
74. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
75. Eichkorn, K.; Treutler, O.; Öhm, H.; Häser, M.; Ahlrichs, R. Chem. Phys. Lett. 1995, 240, 283-290
76. Eichkorn, K.; Weigend, F.; Treutler, O.; Ahlrichs, R. Theor. Chem. Acc. 1997, 97, 119-124
77. Weigend, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1057-1065
78. Dunning, T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007
79. Ahlrichs, R.; Bär, M.; Häser, M.; Horn, H.; Kölmel, C. Chem. Phys. Lett. 1989, 162, 165-169
80. TURBOMOLE GmbH. TURBOMOLE V6.2, a development of University of Karlsruhe and Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1989-200 7. Available via the Internet at http://www.turbomole.com, accessed 2010.
81. Kasha, M. Discuss. Faraday Soc. 1950, 9, 14-19
82. Fink, R.; Pfister, J.; Schneider, A.; Zhao, H.; Engels, B. Chem. Phys. 2008, 343, 353-361
83. Fink, R. F.; Pfister, J.; Zhao, H. M.; Engels, B. Chem. Phys. 2008, 346, 275-285
84. Davydov, A. S. Sov. Phys.-Usp. 1964, 7, 145
85. Hättig, C.; Köhn, A. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6939
86. Schirmer, J. Phys. Rev. A 1982, 26, 2395-2416
87. Christiansen, O.; Jørgensen, P.; Hättig, C. Int. J. Quantum Chem. 1998, 68, 1-52
88. Christiansen, O.; Bak, K. L.; Koch, H.; Sauer, S. P. Chem. Phys. Lett. 1998, 284, 47-55
89. Trofimov, A. B.; Stelter, G.; Schirmer, J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6402
90. Liu, W.; Settels, V.; Harbach, P. H. P.; Dreuw, A.; Fink, R. F.; Engels, B. J. Comput. Chem. 2011, 32, 1971-1981
91. González, L.; Escudero, D.; Serrano-Andrés, L. ChemPhysChem 2012, 13, 28-51
92. Schon, C.; Roth, W.; Fischer, I.; Pfister, J.; Kaiser, C.; Fink, R. F.; Engels, B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 9339-9346
93. Settels, V.; Liu, W.; Pflaum, J.; Fink, R. F.; Engels, B. J. Comput. Chem. 2012, 33, 1544-1553
94. Schon, C.; Roth, W.; Fischer, I.; Pfister, J.; Fink, R. F.; Engels, B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 11076-11082
95. Pfister, J.; Schon, C.; Roth, W.; Kaiser, C.; Lambert, C.; Gruss, K.; Braunschweig, H.; Fischer, I.; Fink, R. F.; Engels, B. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 3583-3591
96. Stewart, R. F. J. Phys. B 1975, 8, 1
97. Hellweg, A. J. Chem. Phys. 2011, 134, 064103
98. Grimme, S.; Parac, M. ChemPhysChem 2003, 4, 292-295
99. Cai, Z.-L.; Sendt, K.; Reimers, J. R. J. Chem. Phys. 2002, 117, 5543
100. Paddon-Row, M. N.; Shephard, M. J. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 2935-2944
101. Dreuw, A.; Head-Gordon, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4007-4016
102. Dreuw, A.; Head-Gordon, M. Chem. Rev. 2005, 105, 4009-4037
103. Padgett, C. W.; Arman, H. D.; Pennington, W. T. Cryst. Growth Des. 2007, 7, 367-372
104. Brock, C. P.; Dunitz, J. D. Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. 1990, 46, 795-806
105. George, G.; Morris, G. J. Mol. Spectrosc. 1968, 26, 67-71
106. Huebner, R.; Meilczarek, S.; Kuyatt, C. Chem. Phys. Lett. 1972, 16, 464-469
107. McConkey, J. W.; Trajmar, S.; Man, K. F.; Ratliff, J. M. J. Phys. B 1992, 25, 2197
108. Furche, F.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 2002, 117, 7433-7447
109. Hout, R. F.; Levi, B. A.; Hehre, W. J. J. Comput. Chem. 1982, 3, 234-250
110. Scott, A. P.; Radom, L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16502-16513
111. Klevens, H. B.; Platt, J. R. J. Chem. Phys. 1949, 17, 470
112. Kutzelnigg, W. Einführung in die Theoretische Chemie, 2 nd Edition; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 1993.
113. Speight, J.; Lange, N. A. Lange's Handbook of Chemistry, 16 th Edition; McGraw-Hill: New York, 2005.
114. Galanin, M. D.; Chizhikova, Z. A. Opt. Spectrosc. 1961, 11, 143
115. Birks, J. B.; King, T. A.; Munro, I. H. Proc. Phys. Soc. 1962, 80, 355
116. Powell, R. C.; Soos, Z. G. J. Lumin. 1975, 11, 1-45
117. Heisel, F.; Miehe, J. A.; Schott, M.; Sipp, B. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1978, 41, 251-255
118. Lambert, W. R.; Felker, P. M.; Syage, J. A.; Zewail, A. H. J. Chem. Phys. 1984, 81, 2195
119. Steiner, R. P.; Michl, J. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 6861-6867
120. Bergman, A.; Jortner, J. Chem. Phys. Lett. 1972, 15, 309-315
121. Meth, J. S.; Marshall, C.; Fayer, M. Solid State Commun. 1990, 74, 281-284
122. Mulder, B. J. Philips Res. Rep. 1967, 22, 142
123. Donati, D.; Williams, J. O. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1978, 44, 23-32
124. Birks, J. B. Proc. Phys. Soc. 1962, 79, 494
125. Birks, J. B. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1974, 28, 117-129
126. Kepler, R. G.; Merrifield, R. E. J. Chem. Phys. 1964, 40, 1173
127. Cohen, M. D.; Klein, E.; Ludmer, Z. Chem. Phys. Lett. 1976, 37, 611-613
128. Heinemeyer, U.; Scholz, R.; Gisslén, L.; Alonso, M. I.; Ossó, J. O.; Garriga, M.; Hinderhofer, A.; Kytka, M.; Kowarik, S.; Gerlach, A.; Schreiber, F. Phys. Rev. B 2008, 78, 085210
129. Lunkenheimer, B.; Köhn, A. Simulation of exciton transport in amorphous organic semiconductors, Poster 131. Presented at the 49th Symposium on Theoretical Chemistry (STC Erlangen), Erlangen, Germany, October 2013.