Екситонні властивості барвників на основі перилен-диімідів

Ця праця присвячена комплексному вивченню електронних властивостей восьми молекул в рамках теорії функціонала повної електронної густини (DFT), імплементованої у програмі ABINIT. Перший етап розрахунків грунтується на напівлокальному варіанті підходу DFT, який передбачає застосування узагальненого градієнтного функціонала для обмінно-кореляційної енергії (GGA). Оптимізація структури молекул виконана в рамках теорії DFT-GGA. На другому етапі була розрахована електронна структура молекул в основному стані. Третій етап полягав у визначенні ролі статичної взаємодії електрона й дірки у формуванні параметрів електронного енергетичного спектру. Необхідна для його реалізації функція Гріна будувалась на власних енергіях і хвильових функціях, знайдених на попередньому етапі у формалізмі DFT-GGA. Метод функції Гріна дозволяє отримати енергії квазічастинкових збуджень з урахуванням електронно-діркової взаємодії, яка не враховується у підході DFT- GGA. Квазічастинкові енергії отримуються у першому порядку збурення функції Гріна, тобто у наближенні GW. Четвертий крок нашого дослідження полягав у виясненні ролі динамічної взаємодії електрона й дірки у формуванні оптичних констант з урахуванням екситонних ефектів. Він був реалізований за допомогою рівняння Бете-Солпітера (BSE), параметри якого будувались на основі розв’язків, отриманих на попередніх етапах. Встановлено, що найменше значення E_g, знайдене в наближенні GGA, має молекула PR 178, а в наближенні GW його набуває молекула PB 32. Формалізм BSE приводить до найменшого значення E_g для молекули PR 178. Найбільше значення E_g у підході GGA має молекула PR 179, у формалізмі GW – молекула PR 190, у теорії BSE – молекула PB 31. Виявлено, що знайдені у підході GGA 0.52 ≤ E_g ≤ 1.47 еВ, у наближенні GW 6.08 ≤ E_g ≤ 7.92 еВ, у формалізмі BSE 0.08 ≤ E_g ≤ 1.35 еВ.