Katkılanmış poliasitilende e-e etkileşmelerinin yasak enerji aralığı ve düzen parametresine olan etkisi

Abstract

ÖZET KATKILANMIŞ POLIASETILENDE e-e ETKİLEŞMELERİNİN YASAK ENERJİ ARALIĞI VE DÜZEN PARAMETRESİNE OLAN ETKİSİ Salih DEĞİRMENCİ Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi 1997, 102 sayfa Danışman : Yrd.Doç.Dr. Naci SÜNEL Jüri : Prof. Dr. Mustafa KORKMAZ : Yrd. Doç. Dr. Naci SÜNEL : Yrd. Doç. Dr. Cafer TOPAÇLI 100-104 (CH) birimine sahip poliasetilen zincirleri için katkılanmış ve katkılanmamış durumda spin-polarize metoda göre SSH Hamiltoniyeni ve daha sonra buna eklenen on-site Hubbard ile, genişletilmiş Hubbard Hamiltoniyenleri özuyumlu olarak çözüldü. Bütün zincirler için uç etkilerinin çok önemli olduğu görüldü. Uç etkileri dikkate alınmadığı durumda rc-bandı genişliğinin daha büyük olduğu ve soliton ile polarona karşılık gelen özdeğerlerin valans ve iletkenlik bandı kıyılarına daha yakın olduğu, örgüde ise bozulmanın belirsiz olduğu görüldü. Uç etkilerin katılması durumunda örgüde soliton ve polaron bozulmasının belirgin olduğu, yasak enerji aralığındakidurumların valans ve iletkenlik band kıyısından daha uzakta ve yerelliğinin daha büyük olduğu gözlendi. Hubbard etkileşme terimi UH'ın artması durumunda e-e etkileşmelerinin arttığı, bu nedenle UH-3.0 eV, 4.2 eV değerlerinde soliton ve polaron uyarılmalarının ortadan kalktığı gözlendi. Hesaplamalarda e-e etkileşmelerinin alınması durumunda UH'ın 3.0 eV değerinden daha küçük bir değer alması gerektiği bulundu. Polaron oluşum enerjileri hesaplanırken de bu sonuç desteklenmiştir. Zincir uzunluğu tek sayıda (CH) biriminden meydana gelmiş ise nötral soliton, bu zincire tek elektron katkılanması durumunda ise yüklü soliton meydana geldiği spin yoğunluklarından gözlenmiştir. Zincir çift sayıda (CH) biriminden meydana gelmiş ise hiç bir kusurun olmadığı ve tek bir elektronun eklenmesi durumunda ise polaron uyarılmasının meydana geldiği IPR, düzen parametresi ve dalga fonksiyonlarından gözlendi. Uç etkilerinin öneminin görülmesi nedeniyle 100 (CH) birimine sahip katkılanmamış bir zincirde C parametresinin iki farklı değerinde a-bağı enerjisi kesiklilik göstermiştir. C nin bu iki değeri arasında homojen zincirde aniden soliton tipi bir kusur oluşmaktadır. Daha küçük C değerleri için yasak enerji aralığında kapanmaktadır. Bu sonuç uç etkilerine bağlı bir faz geçişi modelinin önerilmesine neden olmuştur. Anahtar Kelimeler: İletken Polimerler, Poliasetilen, Soliton, Polaron, Bipolaron, Hubbard Etkileşmesi.

Ill ABSTRACT THE EFFECT OF e-e INTERACTIONS ON THE BANNED ENERGY GAP AND ORDER PARAMETER IN DOPED POLYACETYLENE Salih DE?İRMENCİ Gaziosmanpaşa University Graduate School of Natural and Applied Science Department of Physics Science Masters Thesis 1997, 102 page Supervisor : Asist.Prof.Dr. Naci SÜNEL Jury : Prof. Dr. Mustafa KORKMAZ : Asist. Prof. Dr. Naci SÜNEL K}ojt : Asist. Prof. Dr. Cafer TOPAÇLI £. 72&fau/ The SSH Hamiltonian of the doped and undoped polyacetylene chains with 100- 104 (CH) was solved according to the spin-polarized method by using the self consistent. Then the on-site Hubbard and extended Hubbard terms were added to this Hamiltonian and solved with the same method. It was observed that end effects were very important for all used chains in calculations. When the end effects were not taken into account, it was seen that the width of the 7C-band was larger and the corresponding eigen values of the soliton and polaron were nearer to the valance and conductivity band edges. It wasIV also seen that there was an uncertainty in the lattice deformation. When the end effects were taken into consideration, it was obtained that the deformation of polaron and soliton in the lattice becomes very clear. Their positions in energy gap were further away from the valance and conductivity band edges and localization was higher. When Hubbard interaction term, Uu, was increased, the e-e interaction was also increased so soliton and polaron excitations were disappeared at Un= 3.0 eV, 4.2 eV values. When e-e interaction was used in calculations, Uh should be taken smaller than 3.0 eV value. This result was also supported by the calculation of polaron occurrence energies. It was obtained from the spin density calculations, neutral soliton was occurred when the chain length was odd. When a single electron was doped to this chain, charged soliton was seen. There was no defect, when the chain length was even. If a single electron was added, polaron like defect was observed from the IPR, order parameter and wave functions Because of the importance of the end effects, o-bond energy was shown a discontinuity between two different values of C, in a 100 (CH) unit undoped chain. It is found that between these two C values, a defect was suddenly occurred in the homogenous chain. The banned energy gap was disappeared for smaller C values. According to this result, a phase transport model depends on end effects was proposed. Key Words: Conducting Polymers, Polyacetylene, Soliton, Polaron, bipolaron, Hubbard Interaction.