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Assessment of density functional methods for exciton binding energies and related optoelectronic properties

机译：激子结合能和相关光电性能的密度函数方法评估

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摘要

The exciton binding energy, the energy required to dissociate an excited electron-hole pair into free charge carriers, is one of the key factors to the optoelectronic performance of organic materials. However, it remains unclear whether modern quantum-mechanical calculations, mostly based on Kohn-Sham density functional theory (KS-DFT) and time-dependent density functional theory (TDDFT), are reliably accurate for exciton binding energies. In this study, the exciton binding energies and related optoelectronic properties (e.g., the ionization potentials, electron affinities, fundamental gaps, and optical gaps) of 121 small-to medium-sized molecules are calculated using KS-DFT and TDDFT with various density functionals. Our KS-DFT and TDDFT results are compared with those calculated using highly accurate CCSD and EOM-CCSD methods, respectively. The omega B97, omega B97X, and omega B97X-D functionals are shown to generally outperform (with a mean absolute error of 0.36 eV) other functionals for the properties investigated.
机译：的激子结合能，离解激发电子 - 空穴对成自由电荷载流子所需的能量，是其中的关键因素的有机材料的光电性能之一。但是，目前还不清楚现代量子力学计算，主要是基于科恩 - 深水密度泛函理论（KS-DFT）和时间依赖的密度泛函理论（TDDFT）是否是可靠准确的激子结合能。在这项研究中，激子结合能和相关光电特性（例如，电离电势，电子亲和力，基本间隙，并且光学间隙）的121小到中等大小的分子使用KS-DFT和TDDFT与各种密度泛函计算。我们的KS-DFT和TDDFT结果与使用高度准确CCSD和EOM-CCSD方法，分别计算相比较。所述ωB97，ω-B97X，和ωB97X-d函被示为通常领先（0.36电子伏特的平均绝对误差）其它函为特性调查。

著录项

  • 来源
    《RSC Advances》 |2015年第123期|共7页
  • 作者

    Lee Jui-Che; Chai Jeng-Da; Lin Shiang-Tai;

  • 作者单位

    Natl Taiwan Univ Dept Chem Engn Taipei 10617 Taiwan;

    Natl Taiwan Univ Ctr Quantum Sci &

    Engn Ctr Theoret Sci Dept Phys Taipei 10617 Taiwan;

    Natl Taiwan Univ Dept Chem Engn Taipei 10617 Taiwan;

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  • 正文语种 eng
  • 中图分类 化学;
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