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Identifying pitfalls when using the Miller–Abrahams rate in kinetic Monte Carlo simulations

Titelangaben

Dörfler, Magdalena ; Bässler, Heinz ; Kadashchuk, Andrey ; Oberhofer, Harald ; Köhler, Anna:
Identifying pitfalls when using the Miller–Abrahams rate in kinetic Monte Carlo simulations.
In: Journal of Materials Chemistry C. Bd. 13 (2025) . - S. 14962-14971.
ISSN 2050-7534
DOI: https://doi.org/10.1039/D5TC01487E

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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
GRK 2818: Optische Anregungen in organischen und anorganischen Halbleitern: Verstehen und Kontrollieren durch externe Stimuli
464648186
SFB 1585: Strukturierte Funktionsmaterialien für multiplen Transport in nanoskaligen räumlichen Einschränkungen
492723217
Computergestütztes Design von (metall-)organischen Halbleitermaterialien und Photo-Elektrokatalysatoren
443721792
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Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

The conventional Miller–Abrahams (MA) rate is a frequently applied rate for modeling the hopping transport of charges or excitons in organic semiconductors. However, the expression known as Miller–Abrahams rate is an approximation that has a more limited range of validity than the original, full expression. We study the effect of both rates in Kinetic Monte Carlo simulations on the resulting charge carrier mobility in OFET and OLED structures. We find significant differences for small disorders as well as for high electric fields. While the original, full expression predicts an increase and finally saturation of the mobility with temperature and field, the conventional (approximated) MA rate erroneously yields a decreasing mobility with temperature and field. We demonstrate that this results from the constant rate for energetically downward carrier jumps in the conventional, approximated MA rate in contrast to the full rate where downwards jumps accelerate with increasing energy difference and discuss the physical origin of this. This aspect becomes relevant when downward jumps are rate-limiting, e.g. for small disorders or high fields.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
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Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 24 Jun 2025 11:46
Letzte Änderung: 06 Mär 2026 08:46
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/93974