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第1章 分子材料电子过程导论1

1.1 导言1

1.2 分子材料的结构特点和性质2

1.2.1 分子材料的组成2

1.2.2 分子材料的构型2

1.2.3 分子材料的聚集态2

1.3 分子材料的电子过程3

1.3.1 有机分子的光物理过程3

1.3.2 激发态的电子能量转移7

1.4 薄膜器件中相关的基本光、电子性质9

1.4.1 共轭聚合物中的几种激发态形式10

1.4.2 共轭聚合物中的链间相互作用13

1.4.3 共轭聚合物与电子受体之间的光诱导电荷转移16

1.5 载流子的产生和迁移17

1.5.1 载流子17

1.5.2 载流子的迁移率18

1.5.3 影响迁移率的因素18

参考文献19

第2章 有机场效应半导体材料23

2.1 简介23

2.1.1 有机场效应半导体材料的发展概况23

2.1.2 表征有机场效应半导体材料性能的主要参数23

2.1.3 有机场效应半导体材料的特点23

2.1.4 有机场效应半导体材料的分类24

2.2 有机小分子半导体材料25

2.2.1 p型小分子半导体材料25

2.2.2 n型小分子半导体材料45

2.3 聚合物半导体材料53

2.3.1 p型聚合物半导体材料53

2.3.2 n型聚合物半导体材料56

2.4 有机半导体材料常用合成方法58

2.4.1 羟醛缩合反应58

2.4.2 Diels-Alder反应58

2.4.3 傅-克酰基化反应59

2.4.4 亲核取代反应59

2.4.5 氮杂环的成环反应60

2.4.6 Ullmann反应60

2.4.7 Suzuki反应60

2.4.8 Stille反应61

2.4.9 Grinard反应61

2.4.10 Sonogashira反应62

2.4.11 Heck反应62

2.4.12 Wittig反应62

2.5 有机场效应材料的提纯与分离63

2.5.1 重结晶63

2.5.2 柱色谱63

2.5.3 物理气相沉积63

2.5.4 索氏提取法64

2.6 回顾和展望64

参考文献65

第3章 有机场效应晶体管84

3.1 简介84

3.1.1 有机半导体和无机半导体的不同84

3.1.2 有机场效应晶体管简介85

3.2 有机半导体中的载流子传输88

3.2.1 有机半导体的分子排列88

3.2.2 有机半导体中的载流子传输机制88

3.2.3 影响迁移率的材料结构因素90

3.3 有机场效应晶体管的电极91

3.4 有机场效应晶体管的绝缘层93

3.4.1 氧化物绝缘层93

3.4.2 聚合物绝缘层93

3.4.3 自组装单／多层膜绝缘层95

3.5 有机薄膜场效应晶体管96

3.5.1 聚合物薄膜晶体管96

3.5.2 小分子薄膜晶体管98

3.5.3 薄膜晶体管的溶液加工技术101

3.6 有机单晶场效应晶体管103

3.6.1 有机单晶场效应晶体管的研究意义103

3.6.2 有机半导体单晶的生长104

3.6.3 有机单晶场效应晶体管的构筑111

3.6.4 有机单晶场效应晶体管的性能115

3.6.5 有机单晶场效应晶体管中材料的结构-性能关系116

3.7 总结与展望116

参考文献117

第4章 有机电路124

4.1 基于有机场效应晶体管有机电路的构建方法124

4.1.1 真空蒸镀沉积有机半导体层124

4.1.2 溶液法制备有机半导体层125

4.1.3 喷墨式打印法126

4.1.4 热转移法和直接转移法127

4.2 有机电路129

4.2.1 有机逻辑电路129

4.2.2 有机显示器的驱动电路132

4.2.3 电子纸134

4.2.4 RFID标签138

4.3 基于有机单晶场效应晶体管的有机电路141

4.4 展望147

参考文献148

第5章 有机太阳能电池153

5.1 导言153

5.2 有机太阳能电池器件154

5.2.1 器件结构154

5.2.2 器件结构的界面修饰156

5.3 有机光伏电池光电转换的基本过程及原理157

5.3.1 光电转换的基本过程157

5.3.2 电池器件表征的基本参数161

5.4 具有π-共轭系统的有机材料的分子工程163

5.4.1 分子结构与带隙163

5.4.2 调控材料带隙的策略165

5.5 用于太阳能电池的聚合物材料169

5.5.1 聚噻吩类材料169

5.5.2 由给-受体单元构成的共聚物171

5.6 有机小分子光伏材料178

5.6.1 有机小分子光伏材料的特点178

5.6.2 有机小分子光伏材料分类及性质178

5.7 问题与展望187

参考文献190

第6章 有机电致发光材料与器件192

6.1 引言192

6.2 有机发光器件与材料基础193

6.2.1 有机电致发光器件193

6.2.2 有机发光材料分类198

6.3 有机发光材料的合成及性质200

6.3.1 有机金属（钯）催化的偶联反应200

6.3.2 常用偶联反应201

6.4 有机小分子发光材料205

6.4.1 有机小分子材料结构特点和分子设计205

6.4.2 螺环化合物206

6.4.3 含联二萘结构单元的发光材料214

6.4.4 多芳胺类材料222

6.4.5 四苯基甲烷类化合物226

6.4.6 树枝状化合物229

6.5 白光照明231

6.5.1 能量转移型主客体器件233

6.5.2 多层膜发光器件233

6.5.3 发光材料与高分子共混234

6.5.4 单一聚合物器件234

6.5.5 展望237

参考文献238

第7章 有机分子传感器材料与器件应用241

7.1 导言241

7.2 电化学传感器243

7.2.1 电化学传感器的设计原理243

7.2.2 电化学传感器的应用243

7.3 荧光传感器246

7.3.1 荧光化学传感器简介246

7.3.2 荧光传感器的检测机制247

7.3.3 荧光传感器的应用250

7.4 生色传感器259

7.4.1 生色传感器简介259

7.4.2 生色传感器的生色机理259

7.4.3 生色传感器的研究进展260

7.5 含有特殊结构的材料在化学传感器中的应用262

7.5.1 冠醚及其衍生物263

7.5.2 环糊精及其衍生物264

7.5.3 杯芳烃及其衍生物266

7.6 基于共轭聚合物的化学传感器267

7.6.1 共轭聚合物信号放大机理267

7.6.2 共轭聚合物的应用实例268

7.7 薄膜化学传感器273

7.8 展望275

参考文献276

第8章 全碳π-共轭体系：碳纳米管与石墨烯283

8.1 引言283

8.2 石墨烯卷曲形成纳米管：手性指数285

8.3 石墨烯与碳纳米管的电子能带结构287

8.4 碳纳米管与石墨烯的合成技术291

8.4.1 碳纳米管的制备方法291

8.4.2 石墨烯合成研究：“自上而下”与“自下而上”294

8.5 基于碳纳米管与石墨烯的场效应晶体管研究略述297

参考文献301