题目：杂原子取代/掺杂对并苯类有机半导体材料载流子传输性质的影响

       本论文对典型的有机半导体材料—并苯类分子进行理论研究，希望为设计合成新型半导体材料提供理论指导，研究内容主要包括以下两部分：

       第一部分：基于实验报道的并五苯衍生物，设计了一系列氯取代并五苯衍生物模型分子（nCl-PENT-n），采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31+G(d,p)方法研究氯原子的数量、位置对并五苯几何构型、电子结构的影响。以分子力学为基础预测分子的晶体结构，应用传统的Marcus-Hush电子跳跃模型在PW91PW91/6-31G(d)水平上计算转移积分，预测其载流子迁移率，并讨论氯取代对晶体堆积方式、转移积分及载流子迁移率的影响。最后用稳态主方程法来计算分子在a-b平面内载流子迁移率的各向异性。

       结果表明，氯原子取代降低了前线轨道能级，使化合物的氧化-还原稳定性增强。LUMO能级降低有利于电子注入，电子亲合势（EAs）的提高使阴离子稳定性增强，由此得出氯原子的取代有利于电子传输。载流子迁移率预测表明，DCP应该是好的双极性有机半导体材料，而4Cl-PENT-1可能是好的n-型材料（μe=2.74 cm2·V-1·s-1）。此外，各向异性计算表明这些化合物对电子的传输沿晶轴方向具有明显的各向异性。

       第二部分：探究掺杂氧族元素（O, S, Se）后对picene分子电荷传输性质的影响。用B3LYP/6-31+G(d,p)方法研究氧族元素掺杂对分子构型、重组能和前线轨道的影响，以及电子耦合、分子间相互作用和载流子迁移率的关系。

       结果表明，氧族元素的引入，减小了重组能，降低了HOMO轨道能级。轨道组成分析表明，氧的掺杂虽然对HOMO轨道没有贡献，但C-H···O和C···O相互作用的增加，以及C···C相互作用的比例增大，改变了分子的堆积方式，使分子呈一维π-π堆积，增强了电子耦合。硫和硒掺杂后晶体中S···S及Se···Se的相互作用增强了分子间的电子耦合。因此，氧族元素掺杂能够通过改变分子堆积方式或者提供较强的分子间相互作用来改变电荷传输性质，提高分子的载流子迁移率。