Benzokalkojendiazol bazlı verici-alıcı-verici tipi polimerlerin elektronik bant aralığının yoğunluk fonksiyoneli teorisiyle incelenmesi

Abstract

İstenilen uygulama alanına göre, π-konjuge sistemlerin elektronik özelliklerinin düzenlenmesi, elektron verici birimin elektronca zengin veya elektron alıcı birimin elektronca zayıf olan gruplarla modifiye edilmesiyle mümkündür. Yapıdaki kalkojen atomlarının değiştirilmesiyle, hedeflenen elektronik özelliklere yönelik ayarlama yapılabilir. Bu çalışmada, kalkojen atom etkisinin yarı iletken polimerlerin optoelektronik özelliklerine olan etkisi yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) ile incelenmiştir. İki temel polimer sistem serisi altında, verici-alıcı-verici (DAD) yapılarında elektron alıcı birim olarak benzokalkojendiazol, elektron verici birimi için ise sırasıyla furan, tiyofen, selenofen, tellurofen ile bunların etilendioksi köprüsü içeren formları olan EDOF, EDOT, EDOS ve EDOTe kullanılmış ve HOMO-LUMO enerji seviyeleri kuantum kimyasal hesaplamalarla incelenmiştir. Çalışmalarda, B3LYP hibrit fonksiyoneli, uzun mesafe düzeltmeli LC-BLYP metodu ve periyodik sınır koşulları (PBC-DFT) yöntemleriyle hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Tüm hesaplamalarda LANL2DZ temel set olarak kullanılmıştır. Çalışma sonuçlarına göre, en dar elektronik bant aralıkları, yarı iletken polimerin verici ve alıcı birimlerine selenyum ve teluryum gibi ağır bir kalkojen atomu eklendiğinde elde edilmiştir. Çalışmadaki en düşük elektronik bant aralığı değeri, elektron verici biriminde telurofen, alıcı biriminde ise benzoteluradiazol içeren sistem için B3LYP/LANL2DZ seviyesinde 0.63 eV, PBC- B3LYP/LANL2DZ seviyesinde ise 0.69 eV olarak bulunmuştur. Çalışmada elde edilen teorik bant aralığı değerleri literatürde bulunan deneysel veriler ile karşılaştırılmış ve PBC-B3LYP/LANL2DZ yönteminin deneysel çalışmalara en yakın performansı gösterdiği belirlenmiştir.