有機電子學概論

第1章 緒論 1
1.1 有機電子學的進展 1
1.2 有機電子材料的基本特征 4
1.3 有機半導體材料的結(jié)構(gòu) 6
1.4 有機電子材料聚集體的行為特征 11
1.5 有機半導體（固體）中載流子的傳輸和極化子問題 14
1.6 有機電子器件生產(chǎn)制備的特點 17
1.7 展望 18
參考文獻 18
第2章 光化學與光物理基礎(chǔ) 20
2.1 引言 20
2.2 分子激發(fā)態(tài)的形成與衰變（輻射衰變與非輻射衰變） 21
2.3 分子的躍遷矩與分子內(nèi)電子躍遷的選擇規(guī)則 25
2.4 激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)移——F?rster轉(zhuǎn)移、Dexter轉(zhuǎn)移以及其他轉(zhuǎn)移機制 28
2.4.1 F?rster能量轉(zhuǎn)移機制 30
2.4.2 Dexter的電子交換能量轉(zhuǎn)移機制 32
2.4.3 載流子捕獲的能量轉(zhuǎn)移機制 32
2.4.4 能量轉(zhuǎn)移的敏化機制 35
2.5 激發(fā)態(tài)的電子轉(zhuǎn)移——Weller經(jīng)驗公式與Marcus的經(jīng)典電子轉(zhuǎn)移理論 36
2.5.1 Marcus電子轉(zhuǎn)移理論 38
2.5.2 電子轉(zhuǎn)移的敏化問題：有機分子的異質(zhì)結(jié) 41
2.6 分子聚集態(tài)的光譜行為 43
2.7 偏振光的形成、檢測與應用 46
2.8 瞬態(tài)光譜測定 48
2.8.1 閃光光解技術(shù) 48
2.8.2 時間相關(guān)單光子計數(shù)技術(shù)對熒光壽命的測定 50
參考文獻 51
第3章 有機電子材料的合成、結(jié)構(gòu)和性能 52
3.1 引言 52
3.2 髙分子電子（半導體）材料 55
3.2.1 聚乙炔 57
3.2.2 聚對亞苯 60
3.2.3 聚亞苯基亞乙烯 62
3.2.4 聚雜環(huán)類π-共軛導電聚合物 63
3.3 有機小分子電子（半導體）材料 66
3.4 電子給體與受體間的相互作用——電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物的形成與“合成金屬” 70
3.5 有機分子在不同基底上的沉積與聚集（晶體）結(jié)構(gòu)的形成 73
3.5.1 吸附分子與基底間的相互作用 74
3.5.2 有機小分子半導體在基底上的成膜 75
參考文獻 79
第4章 具有熒光發(fā)射能力的有機化合物的光化學 81
4.1 引言 81
4.2 有機化合物發(fā)光過程的討論 81
4.2.1 Stokes位移和 Franck-Condon 原理 83
4.2.2 熒光量子產(chǎn)率與分子的剛性平面結(jié)構(gòu) 84
4.2.3 分子熒光發(fā)射的物理參數(shù) 85
4.2.4 從分子勢能曲線來討論分子激發(fā)態(tài)的衰變行為 86
4.2.5 分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移化合物的重要性及其電荷密度的分布 87
4.2.6 有關(guān)具有π-共軛電子結(jié)構(gòu)化合物的精細調(diào)節(jié) 88
4.3 典型化合物——茋激發(fā)態(tài)的衰變 90
4.4 具有反式苯乙烯類結(jié)構(gòu)的發(fā)光化合物 92
4.4.1 化合物分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移和發(fā)光的關(guān)系 93
4.4.2 分子結(jié)構(gòu)的受阻和橋鍵的引入 93
4.5 扭曲的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移 96
4.6 環(huán)境因素對有機化合物發(fā)光行為的影響 100
4.6.1 溶致變色效應 100
4.6.2 溶劑和溶質(zhì)的相互作用以及激發(fā)態(tài)偶極矩的測定 103
4.6.3 溶劑極性的經(jīng)驗性標尺 105
4.7 有機化合物的發(fā)光行為與溶劑極性的關(guān)系 107
4.8 發(fā)光化合物的分子構(gòu)象和發(fā)光行為的關(guān)系 109
4.8.1 吡唑啉化合物 109
4.8.2 苯乙烯基吡嗪化合物結(jié)構(gòu)受阻與其發(fā)光行為的研究 111
4.8.3 結(jié)構(gòu)受阻的席夫堿類化合物 112
4.8.4 氧鹽化合物的發(fā)光問題 113
參考文獻 114
第5章 有機電子材料的電子過程 117
5.1 引言 117
5.2 有機電子器件電流-電壓關(guān)系的兩種基本模式 119
5.3 界面的電子結(jié)構(gòu)與能級排布 123
5.3.1 界面電子能級的一些基本概念 124
5.3.2 真空能級的定義 125
5.3.3 金屬與有機材料界面的電子結(jié)構(gòu) 127
5.3.4 有機層能帶的彎曲 134
5.4 XPS（及UPS）的簡介與界面偶極的生成問題 135
5.4.1 XPS的基本原理 135
5.4.2 UPS研究界面的幾個實例 138
5.4.3 有機-有機界面問題的討論 139
5.4.4 真空能級位移變化的趨向和偶極層的來源 140
5.5 有機層內(nèi)載流子的傳輸問題 142
5.5.1 無序誘導局域態(tài)模型 143
5.5.2 轉(zhuǎn)移積分t 的討論 144
5.5.3 有關(guān)共軛高分子鏈極化子問題的討論 145
5.5.4 有關(guān)態(tài)密度問題的討論 146
5.5.5 高斯態(tài)密度 146
5.5.6 指數(shù)態(tài)密度 149
5.5.7 有機晶體材料中載流子遷移過程 150
參考文獻 151
第6章 有機電致發(fā)光二極管 153
6.1 引言 153
6.2 OLED的發(fā)展歷史概況 156
6.3 小分子OLED的器件結(jié)構(gòu) 158
6.3.1 器件中的異質(zhì)結(jié)和能級關(guān)系 158
6.3.2 染料摻雜的OLED和能量轉(zhuǎn)移問題 159
6.3.3 OLED器件的功能評價與功率效率 165
6.4 高分子的電致發(fā)光器件和發(fā)射磷光的OLED 166
6.4.1 三重態(tài)激子的形成和發(fā)射磷光的OLED 167
6.4.2 藍色三重態(tài)發(fā)光化合物的研究及吸熱的能量轉(zhuǎn)移 172
6.5 器件量子產(chǎn)率的提高 176
6.5.1 器件的輸出偶合 177
6.5.2 在電極與有機層間插入緩沖層以提高器件工作效率的問題 178
6.6 有關(guān)OLED的老化和破壞問題 178
參考文獻 179
第7章 有機場效應晶體管 181
7.1 引言 181
7.2 OFET的基本結(jié)構(gòu)模式和工作原理 184
7.3 OFET中的各種影響因子 186
7.4 OFET中的材料問題 188
7.4.1 聚合物材料 189
7.4.2 小分子材料 190
7.4.3 n-型有機半導體材料 191
7.4.4 電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物與TTF型材料 192
7.4.5 單晶材料 195
7.5 OFET源、漏電極的兩種接觸方式：頂接觸和底接觸 196
7.6 OFET器件的制備方法和應用 198
7.6.1 OFET器件的制備 198
7.6.2 OFET應用舉例 202
7.7 結(jié)語 203
參考文獻 203
第8章 有機光生伏打電池 206
8.1 引言 206
8.2 有機光生伏打電池的發(fā)展歷史 208
8.3 有機光生伏打電池的材料問題 212
8.4 有機光生伏打電池的工作過程及光-電轉(zhuǎn)換的基本原理 217
8.5 幾種不同模式的有機光生伏打電池 221
8.5.1 單層及雙層異質(zhì)結(jié)的有機光生伏打電池 221
8.5.2 體相異質(zhì)結(jié)的有機光生伏打電池 222
8.5.3 擴散雙層異質(zhì)結(jié) 223
8.6 有機光生伏打電池中的一些重要參數(shù) 223
8.6.1 開路電壓 223
8.6.2 短路光電流 224
8.6.3 填充因子 225
8.7 器件制備工藝的討論 226
8.8 器件的改進 228
8.8.1 擴大陽光的吸收范圍 228
8.8.2 器件工程和載流子傳輸?shù)母倪M 228
8.8.3 納米尺寸形貌學對器件工作的影響 229
8.8.4 納米形貌的控制 231
8.9 有機-無機復合光子天線系統(tǒng) 233
參考文獻 235
第9章 熒光化學敏感器 238
9.1 引言 238
9.2 分子接受體的原理和設(shè)計 239
9.2.1 陽離子接受體 239
9.2.2 陰離子接受體 243
9.2.3 中性分子接受體 249
9.3 中繼傳遞的機制和設(shè)計 254
9.3.1 光誘導的電子轉(zhuǎn)移機制 255
9.3.2 光誘導的能量轉(zhuǎn)移機制 258
9.3.3 因構(gòu)型轉(zhuǎn)變而引起發(fā)光變化的機制 259
9.3.4 其他的作用機制 261
9.4 有關(guān)報告器的討論 264
9.4.1 稠環(huán)芳烴化合物 265
9.4.2 分子內(nèi)共軛的電荷轉(zhuǎn)移化合物 266
9.4.3 金屬中心的發(fā)光體系 267
9.5 熒光敏感器的一些新進展 268
9.6 結(jié)語 270
參考文獻 271
第10章 有機半導體激光器 273
10.1 引言 273
10.2 有機半導體材料和器件內(nèi)的光物理問題 275
10.3 有機半導體材料的增益問題 279
10.4 激光共振腔 282
10.4.1 微腔激光器 285
10.4.2 Fabry-Perot波導激光器 286
10.4.3 微環(huán)及微球共振器 286
10.5 衍射共振器 287
10.5.1 一維的分布-反饋共振器 289
10.5.2 二維的分布-反饋共振器 290
10.6 有機半導體激光器的制備 290
10.7 激光器的工作特征 292
10.7.1 激光器輸出的功率問題 292
10.7.2 激光器激光的時間特征 293
10.7.3 激光器的使用壽命問題 293
10.7.4 激光器的光譜性質(zhì) 294
10.7.5 激光光束的性質(zhì) 294
10.8 一些有機固體激光器的實例 294
10.8.1 以D-C電驅(qū)動的有機小分子發(fā)光二極管的放大自發(fā)發(fā)光現(xiàn)象 295
10.8.2 以分布Bragg反射器（DBR）為共振腔的有機固體激光器 296
10.8.3 光激發(fā)的以分布-反饋（DFB）結(jié)構(gòu)為共振腔的有機固體激光器 297
10.8.4 以電脈沖激發(fā)OLED所得高亮度電致發(fā)光為激發(fā)光源的嘗試 298
10.8.5 以電激發(fā)的有機固體激光腔實例 300
10.9 結(jié)語 302
參考文獻 302