单分子光电器件的电致发光光谱检测方法及相关设备技术

本发明专利技术公开了一种单分子光电器件的电致发光光谱检测方法、装置、设备及存储介质，单分子光电器件的电致发光光谱检测方法包括：对器件进行包含原子细节的结构建模；对原子模型进行电动力学分析，得到光子的第一非平衡格林函数；对器件的原子模型施加偏压，得到电子的第二非平衡格林函数；对原子模型引入光电相互作用，确定光电相互作用下光子的第三非平衡格林函数和电子的第四非平衡格林函数；利用戴森方程自洽求解，得到光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数，进而得到器件的电致发光光谱。本发明专利技术涉及纳米光子学领域，能够描述具有原子级精度的器件结构，且考虑单分子器件自身的光学性质，可得到精确的单分子器件的发光光谱。的发光光谱。的发光光谱。

【技术实现步骤摘要】
单分子光电器件的电致发光光谱检测方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及纳米光子学领域，尤其涉及一种单分子光电器件的电致发光光谱检测方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]光电器件在传感器，通信和可再生能源
具有广泛的应用。通常，根据能量转换的方向，它们可以分为两类，一类是光伏设备，可将太阳的能量直接转换为电能；另一类是诸如发光二极管(LED)之类的设备，它们将电能转换为光。近来，利用半导体先进制造技术，已经实现了基于诸如纳米线等具有高功率转换效率的新一代光伏器件。此外，基于量子点和二维材料(如MoS2，石墨烯纳米带(GNRs)等)的可调控纳米发射器也取得了突破。特别是，结合光学技术，还实现了基于单分子结的量子发射器，它打破了衍射极限，开辟了研究亚纳米尺度的激发态，能量转移，光
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质相互作用的新途径。对于所有这些光电器件，电子和光子之间的能量转移是至关重要的问题，但是，由于器件的尺寸小至纳米，以前的经典模型不再适合于描述此过程。为了了解能量转换机制，需要在量子力学框架下建立一个理论框架来研究纳米尺度内的光
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质相互作用。
[0003]光子纳米腔中的发射器是研究光与物质相互作用的基本要素。纳米腔中的局部电磁场不仅可以有效地与具有相同长度尺度的发射极耦合，极大地增强了发射极的辐射，还可以影响发射极的发光性能。扫描隧道显微镜(STM)的实验技术已用于研究分子电致发光，单分子之间的能量转移以及等离激元与分子激子之间的相互作用。由单层WSe2中的中性激子与纳米腔等离激元之间的耦合引起的发光丛也被详细研究。所有这些发现表明，发射器周围的环境对系统的光学性能起决定性作用。到目前为止，已经提出了几种理论方法来描述这些现象，例如量子主方程法和非平衡格林函数方法。但是，所有这些方法都是基于半经典模型系统，无法精确描述电极与器件之间的原子细节的相互作用，光子与器件之间的耦合作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种单分子光电器件的电致发光光谱检测方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术的方法中基于半经典模型系统，无法精确描述电极与器件之间的原子细节的相互作用，光子与器件之间的耦合作用的技术问题。
[0005]为实现以上目的，本申请提供一种单分子光电器件的电致发光光谱检测方法，单分子器件包括第一电极、第二电极以及位于两电极之间的单分子发光单元，所述单分子光电器件的电致发光光谱检测方法包括：
[0006]确定所述第一电极和第二电极的重复单元，得到电极区域结构，取至少一个所述重复单元，对器件中间区域进行结构优化，得到中间区域结构，基于所述电极区域结构和所述中间区域结构，构建原子模型，其中，所述器件中间区域为所述单分子发光单元所在区域，所述电极区域为所述第一电极和第二电极所在区域；
[0007]对所述原子模型的光学性质进行电动力学分析，得到无光电相互作用下器件光子的第一非平衡格林函数；
[0008]对所述原子模型施加偏压并进行所述电动力学分析，得到无光电相互作用下器件电子的第二非平衡格林函数，其中，所述施加的偏压不同，得到的所述电子的第二非平衡格林函数不同；
[0009]对所述原子模型引入光电相互作用，确定光电相互作用下光子的第三非平衡格林函数和电子的第四非平衡格林函数；
[0010]基于所述第一非平衡格林函数、第二非平衡格林函数、第三非平衡格林函数和第四非平衡格林函数，利用戴森方程自洽求解，得到光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数；
[0011]基于所述光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数，得到器件的电致发光光谱。
[0012]可选地，基于所述第一非平衡格林函数、第二非平衡格林函数、第三非平衡格林函数和第四非平衡格林函数，利用所述戴森方程，判断所述光子的第一非平衡格林函数和第三非平衡格林函数的第一相对值差距以及所述电子的第二非平衡格林函数和第四非平衡格林函数的第二相对值差距是否小于预设值；
[0013]若所述第一相对值以及第二相对值差距不小于预设值，利用所述戴森方程更新所述第三非平衡格林函数和第四非平衡格林函数，直到所述第一相对值差距以及所述第二相对值差距小于预设值，得到光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数。
[0014]可选地，所述基于所述光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数，得到器件的电致发光光谱的步骤，包括：
[0015]基于所述光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数，获得自洽的电子
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光子相互作用自能；
[0016]基于所述自能，描述电流激发光子，光激发分子发光的间接电致发光过程，得到所述器件的电致发光光谱。
[0017]可选地，通过不同的所述电子的第二非平衡格林函数，最终得到的所述器件的电致发光光谱不同。
[0018]可选地，所述对所述原子模型施加的偏压的电压取值为0
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4V。
[0019]可选地，所述电极与分子间的相互作用大于光与分子的相互作用。
[0020]可选地，基于紧束缚近似的密度泛函理论构造所述器件的哈密顿量，模拟真实的器件结构和单分子的原子结构。
[0021]本申请还提供一种单分子光电器件的电致发光光谱检测装置，所述单分子光电器件的电致发光光谱检测装置包括：
[0022]构建模块，用于确定所述第一电极和第二电极的重复单元，得到电极区域结构，取至少一个所述重复单元，对器件中间区域进行结构优化，得到中间区域结构，基于所述电极区域结构和所述中间区域结构，构建原子模型，其中，所述器件中间区域为所述单分子发光单元所在区域，所述电极区域为所述第一电极和第二电极所在区域；
[0023]分析模块，用于对所述原子模型的光学性质进行电动力学分析，得到无光电相互作用下器件光子的第一非平衡格林函数；
[0024]偏压施加模块，用于对所述原子模型施加偏压并进行所述电动力学分析，得到无光电相互作用下器件电子的第二非平衡格林函数，其中，所述施加的偏压不同，得到的所述电子的第二非平衡格林函数不同；
[0025]光电引入模块，用于对所述原子模型引入光电相互作用，确定光电相互作用下光子的第三非平衡格林函数和电子的第四非平衡格林函数；
[0026]求解模块，用于基于所述第一非平衡格林函数、第二非平衡格林函数、第三非平衡格林函数和第四非平衡格林函数，利用戴森方程自洽求解，得到光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数；
[0027]光谱模块，用于基于所述光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数，得到器件的电致发光光谱。
[0028]本申请还提供一种单分子光电器件的电致发光光谱检测设备，所述单分子光电器件的电致发光光谱检测设备包括：存储器、处理器以及存储在存储器上的用于实现所述单分子光电器件的电致发光光谱检测方法的程序，
[0029]所述存储器用于存储实现单分子光电器件的电致发光光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单分子光电器件的电致发光光谱检测方法，其特征在于，单分子器件包括第一电极、第二电极以及位于两电极之间的单分子发光单元，所述单分子光电器件的电致发光光谱检测方法包括：确定所述第一电极和第二电极的重复单元，得到电极区域结构，取至少一个所述重复单元，对器件中间区域进行结构优化，得到中间区域结构，基于所述电极区域结构和所述中间区域结构，构建原子模型，其中，所述器件中间区域为所述单分子发光单元所在区域，所述电极区域为所述第一电极和第二电极所在区域；对所述原子模型的光学性质进行电动力学分析，得到无光电相互作用下器件光子的第一非平衡格林函数；对所述原子模型施加偏压并进行所述电动力学分析，得到无光电相互作用下器件电子的第二非平衡格林函数，其中，所述施加的偏压不同，得到的所述电子的第二非平衡格林函数不同；对所述原子模型引入光电相互作用，确定光电相互作用下光子的第三非平衡格林函数和电子的第四非平衡格林函数；基于所述第一非平衡格林函数、第二非平衡格林函数、第三非平衡格林函数和第四非平衡格林函数，利用戴森方程自洽求解，得到光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数；基于所述光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数，得到器件的电致发光光谱。2.如权利要求1所述的单分子光电器件的电致发光光谱检测方法，其特征在于，所述基于所述第一非平衡格林函数、第二非平衡格林函数、第三非平衡格林函数和第四非平衡格林函数，利用戴森方程自洽求解，得到光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数的步骤，包括：基于所述第一非平衡格林函数、第二非平衡格林函数、第三非平衡格林函数和第四非平衡格林函数，利用所述戴森方程，判断所述光子的第一非平衡格林函数和第三非平衡格林函数的第一相对值差距以及所述电子的第二非平衡格林函数和第四非平衡格林函数的第二相对值差距是否小于预设值；若所述第一相对值以及第二相对值差距不小于预设值，利用所述戴森方程更新所述第三非平衡格林函数和第四非平衡格林函数，直到所述第一相对值差距以及所述第二相对值差距小于预设值，得到光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数。3.如权利要求1所述的单分子光电器件的电致发光光谱检测方法，其特征在于，所述基于所述光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数，得到器件的电致发光光谱的步骤，包括：基于所述光子的第五非平衡格林函数和电子的第六非平衡格林函数，获得自洽的电子
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光子相互作用自能；基于所述自能，描述电流激发光子，光激发分子发光的间接电致发光过程，得到所述器件的电致发光光谱。4.如权利要求1所述的单分子光电器件的电致发光光谱检测方法，其特征在于，通过不同的所述电子的第二非平衡格林函数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任志勇，武晓燕，李君，
申请(专利权)人：深圳京鲁计算科学应用研究院，
类型：发明
国别省市：