Pentacene derivative 6,13‐dichloropentacene (DCP) is one of the latest additions to the family of organic semiconductors with a great potential for use in transistors. We carry out a detailed theoretical calculation for DCP, with systematical comparison to pentacene, pentathienoacene (PTA, the thiophene equivalent of pentacene), to gain insights in the theoretical design of organic transport materials. The charge transport parameters and carrier mobilities are investigated from the first‐principles calculations, based on the widely used Marcus electron transfer theory and quantum nuclear tunneling model, coupled with random walk simulation. Molecular structure and the crystal packing type are essential to understand the differences in their transport behaviors. With the effect of molecule modification, significant one‐dimensional π‐stacks are found within the molecular layer in PTA and DCP crystals. The charge transport along the a‐axis plays a dominant role for the carrier mobilities in the DCP crystal due to the strong transfer integrals within the a‐axis. Pentacene shows a relatively large 3D mobility. This is attributed to the relatively uniform electronic couplings, which thus provides more transport pathways. PTA has a much smaller 3D mobility than pentacene and DCP for the obvious increase of the reorganization energy with the introduction of thiophene. It is found that PTA and DCP exhibit lower HOMO (highest occupied molecular orbital) levels and better environmental stability, indicating the potential applications in organic electronics. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

中文翻译：

---

并五苯、并五苯和6,13-​​二氯并五苯传输特性的理论比较研究

并五苯衍生物 6,13-​​二氯并五苯 (DCP) 是有机半导体家族的最新成员之一，在晶体管中具有巨大的应用潜力。我们对 DCP 进行了详细的理论计算，并与并五苯、并五苯（PTA，噻吩等效并五苯）进行了系统比较，以深入了解有机运输材料的理论设计。基于广泛使用的 Marcus 电子转移理论和量子核隧穿模型，结合随机游走模拟，从第一性原理计算研究电荷传输参数和载流子迁移率。分子结构和晶体堆积类型对于理解其传输行为的差异至关重要。在分子修饰的作用下，在 PTA 和 DCP 晶体的分子层中发现了显着的一维 π 堆栈。由于 a 轴内的强转移积分，沿 a 轴的电荷传输对 DCP 晶体中的载流子迁移率起着主导作用。并五苯显示出相对较大的 3D 移动性。这归因于相对均匀的电子耦合，从而提供了更多的传输路径。PTA 的 3D 迁移率比并五苯和 DCP 小得多，因为引入噻吩后重组能明显增加。发现 PTA 和 DCP 表现出较低的 HOMO（最高占据分子轨道）能级和更好的环境稳定性，表明其在有机电子领域的潜在应用。© 2015 威利期刊公司。由于 a 轴内的强转移积分，沿 a 轴的电荷传输对 DCP 晶体中的载流子迁移率起着主导作用。并五苯显示出相对较大的 3D 移动性。这归因于相对均匀的电子耦合，从而提供了更多的传输路径。PTA 的 3D 迁移率比并五苯和 DCP 小得多，因为引入噻吩后重组能明显增加。发现 PTA 和 DCP 表现出较低的 HOMO（最高占据分子轨道）能级和更好的环境稳定性，表明其在有机电子领域的潜在应用。© 2015 威利期刊公司。由于 a 轴内的强转移积分，沿 a 轴的电荷传输对 DCP 晶体中的载流子迁移率起着主导作用。并五苯显示出相对较大的 3D 移动性。这归因于相对均匀的电子耦合，从而提供了更多的传输路径。PTA 的 3D 迁移率比并五苯和 DCP 小得多，因为引入噻吩后重组能明显增加。发现 PTA 和 DCP 表现出较低的 HOMO（最高占据分子轨道）能级和更好的环境稳定性，表明其在有机电子领域的潜在应用。© 2015 威利期刊公司。并五苯显示出相对较大的 3D 移动性。这归因于相对均匀的电子耦合，从而提供了更多的传输路径。PTA 的 3D 迁移率比并五苯和 DCP 小得多，因为引入噻吩后重组能明显增加。发现 PTA 和 DCP 表现出较低的 HOMO（最高占据分子轨道）能级和更好的环境稳定性，表明其在有机电子领域的潜在应用。© 2015 威利期刊公司。并五苯显示出相对较大的 3D 移动性。这归因于相对均匀的电子耦合，从而提供了更多的传输路径。PTA 的 3D 迁移率比并五苯和 DCP 小得多，因为引入噻吩后重组能明显增加。发现 PTA 和 DCP 表现出较低的 HOMO（最高占据分子轨道）能级和更好的环境稳定性，表明其在有机电子领域的潜在应用。© 2015 威利期刊公司。发现 PTA 和 DCP 表现出较低的 HOMO（最高占据分子轨道）能级和更好的环境稳定性，表明其在有机电子领域的潜在应用。© 2015 威利期刊公司。发现 PTA 和 DCP 表现出较低的 HOMO（最高占据分子轨道）能级和更好的环境稳定性，表明其在有机电子领域的潜在应用。© 2015 威利期刊公司。