Conférence Internationale sur la Physique et la Chimie des Polymères Conducteurs
CONDUCTEURS ET SUPRACONDUCTEURS SYNTHÉTIQUES A BASSE DIMENSION

J. Phys. Colloques 44 (1983) C3-373-C3-379
DOI: 10.1051/jphyscol:1983376

THEORETICAL STUDIES OF THE PHYSICS OF CHARGED DEFECT FORMATION IN DOPED ORGANIC POLYMERS : TOWARDS A COHERENT THEORETICAL PICTURE

J.L. Brédas¹, B. Thémans¹, J.M. André¹, R.R. Chance², D.S. Boudreaux² and R. Silbey<sup>3

1</sup>  Laboratoire de Chimie Théorique Appliquée, Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix, Rue de Bruxelles, 61 B-5000 Namur, Belgium
²  Allied Corporation, Corporate Research Center, Morristown, New Jersey 07960, U.S.A.
³  Department of Chemistry and Center for Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, U.S.A.

Résumé
A partir de calculs Hartree-Fock en méthode du champ auto-cohérent sur le polyacétylène trans, le polyparaphénylène et le polypyrrole, nous voyons émerger une représentation théorique cohérente des mécanismes de conduction dans les polymères organiques dopés. Nous mettons en évidence l'importance primordiale des modifications géométriques survenant sur les chaînes polymériques suite au transfert de charge. Nous démontrons que ces modifications font apparaître des états électroniques nouveaux dans la bande interdite qui jouent un rôle essentiel dans le mécanisme de conduction. Des calculs MNDO sur des chaînes de polyacétylène trans indiquent que les géométries des défauts de type soliton et polaron dépendent fortement de leur état de charge.

Abstract
From Hartree-Fock self-consistent-field calculations on trans-polyacetylene, polyparaphenylene, and polypyrrole, a coherent theoretical description emerges for the physics of conducting doped organic polymers. The importance of the geometric modifications that occur on the polymer chains upon charge transfer is stressed. These modifications are shown to lead to the appearance of electronic states in the gap that play a major role in the conductivity mechanism. MNDO calculations on trans-polyacetylene chains indicate that the geometries of soliton or polaron defects vary significantly with their charge state.