斯托克斯,彼得(2018)有机和软凝聚态物质中的异常带电粒子输运。博士论文，詹姆斯库克大学。

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摘要

本文提出了非平衡带电粒子通过局部态和离域态组合输运的一般相空间动力学模型，该模型解释了有机和软凝聚态中的散射、捕获/脱阱和重组损失过程。该模型采用广义玻尔兹曼方程的形式，在傅里叶-拉普拉斯空间中可以找到解析解。本文还应用了chapman - enskogs型微扰求解技术，证实了分析结果，并强调了弱梯度水动力区中密度梯度级数表示的出现。这种表示验证了该模型的菲克定律，提供了漂移速度和扩散的通量输运系数的表达式。通过应用Fick定律，得到了一个具有唯一全局时间算子的广义扩散方程，该方程与标准扩散方程和Caputo分数阶扩散方程在正常输运和色散输运的各自极限上一致。利用隶属变换，通过对应经典扩散方程的解的映射，有效地求解了广义扩散方程。

由上述密度梯度展开，我们扩展了菲克定律，也考虑了三阶偏态输运系数。这个扩展反过来应用于产生相应的广义平流-扩散-偏度方程。观察到负偏态，并从捕获和脱阱过程的角度给出了物理解释。通过与广义爱因斯坦关系的类比，还形成了偏度、扩散、迁移率与温度之间的关系。

相空间模型通过在碰撞、俘获和损耗频率中引入能量依赖性进一步推广。通过粒子连续性、动量和能量的平衡方程，间接地探索了该模型的解。发展了广义爱因斯坦关系(GER)，使扩散的各向异性性质可以根据测量的场依赖性迁移率确定。有趣的现象，如负微分电导率(NDC)和重组加热/冷却被证明是由重组损失过程和输运的局部和非局部性质引起的。分数广义的GER和流动性也进行了探讨。

最后，给出了一个平面有机半导体器件的模拟，利用上述的广义平流扩散方程来解释载流子的捕获和解阱。在这个模拟中，我们用泊松方程来解释空间电荷效应，用基尔霍夫电路定律来解释RC效应。这些考虑允许在平面几何上模拟各种电荷传输实验，包括飞行时间(TOF)，线性增加电压(CELIV)和电阻依赖的光电压(RPV)实验。该模拟被用来探索一种表征复合系数的实验技术，以及研究陷阱对测量电流的影响。

项ID:	54848
项目类型:	论文(博士)
关键词:	Caputo时间分数阶平流扩散方程;有限差分法;反常扩散映射;飞行时间实验
相关网址:	https://researchonline.jcu.edu.au/42388/ https://researchonline.jcu.edu.au/43626/ https://researchonline.jcu.edu.au/50449/
附加信息:	从这篇论文中产生的出版物可从相关url字段获得。这些出版物包括: 第2章:Stokes, Peter W.， Philippa, Bronson, Read, Wayne, and White, Ronald D.(2015)时间分数扩散方程通过映射其布朗对应的有效数值解。计算物理学报，282。334 - 344页。 第3章:Stokes, Peter W.， Philippa, Bronson, Cocks, Daniel, White, Ronald D.(2016)非平衡带电粒子输运的广义Boltzmann方程的解。物理评论E(统计，非线性和软物质物理)，93。 第5章:Stokes, Peter W.， Philippa, Bronson, Cocks, Daniel和White, Ronald D.(2017)带电粒子通过定域和离域态输运的广义平衡方程:迁移率，广义爱因斯坦关系和分数输运。物理评论E(统计，非线性，生物和软物质物理)，95(4)。
把日期:	2018年7月31日02:43
代码:	02物理科学> 0202原子，分子，核，粒子和等离子体物理> 020204等离子体物理;聚变等离子体;放电@ 34% > 010302微分和积分方程的数值解@ 33% 02物理科学> 0202原子，分子，核，粒子和等离子体物理> 020201原子和分子物理@ 33%
搜索引擎优化代码:	扩展知识> 970102扩展物理科学知识@ 50% 扩展数学科学知识@ 50%
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