分子材料與薄膜器件

前言

有機(jī)分子材料與薄膜器件目前已經(jīng)由基礎(chǔ)研究走向產(chǎn)業(yè)化階段，以有機(jī)電致發(fā)光材料和器件為代表，現(xiàn)不僅在數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)屏等得以應(yīng)用，而且已開發(fā)出新一代薄膜大屏幕顯示器件，如超薄型彩色電視，在固體照明方面也開始有產(chǎn)品出現(xiàn)。有機(jī)半導(dǎo)體材料在光伏電池、薄膜傳感器、有機(jī)薄膜場(chǎng)效應(yīng)二極管等器件方面也獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。這些成就使分子材料迅速成為新一代先進(jìn)材料。與其相應(yīng)，有機(jī)分子電子學(xué)已成為一門重要的研究領(lǐng)域，在國際上發(fā)展迅速，方興未艾。有機(jī)薄膜器件具有超薄、輕、制備簡(jiǎn)單、價(jià)格低、效率高以及可以做成柔性和任意形狀等其他材料無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，特別值得提出的是，如能將這些器件實(shí)現(xiàn)全有機(jī)化將是電子器件的一場(chǎng)深刻的革命，而且為開發(fā)新能源和解決環(huán)境污染也將起巨大的作用。同樣，我國也開展了廣泛研究工作。本書全面系統(tǒng)地介紹了分子材料的特點(diǎn)以及實(shí)用的制備、純化和表征方法，并以理論分析與試驗(yàn)相結(jié)合，闡明了分子材料在薄膜器件方面的應(yīng)用，包括有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)光伏電池、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)二極管、有機(jī)傳感器等器件的制備及其發(fā)展前景。對(duì)于當(dāng)前研究熱點(diǎn)課題之一——碳納米管和石墨烯也進(jìn)行了系統(tǒng)和詳細(xì)的論述和展望。本書是作者根據(jù)所從事有機(jī)半導(dǎo)體材料和器件的研究經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，并結(jié)合在該領(lǐng)域的研究進(jìn)展情況，加以整理編寫而成的。目的是從化學(xué)和材料角度出發(fā)，對(duì)有機(jī)分子材料領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、重要進(jìn)展及其應(yīng)用前景介紹給廣大讀者。第1章由白鳳蓮和藺洪振編寫，第2章由王成亮和胡文平編寫，第3章由李榮金和胡文平編寫，第4章由張亞杰和胡文平編寫，第5章和第6章由賀慶國和白鳳蓮編寫，第7章由賀慶國和付艷艷編寫，第8章由王文龍編寫。感謝劉偉為本書錄入及繪圖所做的無私奉獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

本書內(nèi)容涉及材料、化學(xué)、電子學(xué)及物理等學(xué)科，是目前我國分子材料領(lǐng)域較為全面和系統(tǒng)的一部專業(yè)技術(shù)著作。根據(jù)作者多年來從事該領(lǐng)域研究工作的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)前最新的文獻(xiàn)報(bào)道，以材料科學(xué)和化學(xué)學(xué)科為出發(fā)點(diǎn)，深入淺出地?cái)⑹鲇袡C(jī)半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)思想、合成方法、電子過程、器件的原理及其應(yīng)用。其中，有機(jī)集成電路是實(shí)現(xiàn)器件全有機(jī)化的基礎(chǔ)，在書中作了較為詳細(xì)的介紹。     全書內(nèi)容與國內(nèi)有機(jī)分子電子學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，不僅可以作為高等院校的本科生及研究生的教材，更是有機(jī)光電子學(xué)領(lǐng)域研究工作者的重要參考書，也是引導(dǎo)年輕人步入有機(jī)半導(dǎo)體材料研究領(lǐng)域的敲門之磚。

書籍目錄

第1章　分子材料電子過程導(dǎo)論　1?1　導(dǎo)言　1?2　分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)　　1?2?1　分子材料的組成　　1?2?2　分子材料的構(gòu)型　　1?2?3　分子材料的聚集態(tài)　1?3　分子材料的電子過程　　1?3?1　有機(jī)分子的光物理過程　　1?3?2　激發(fā)態(tài)的電子能量轉(zhuǎn)移　1?4　薄膜器件中相關(guān)的基本光、電子性質(zhì)　　1?4?1　共軛聚合物中的幾種激發(fā)態(tài)形式　　1?4?2　共軛聚合物中的鏈間相互作用　　1?4?3　共軛聚合物與電子受體之間的光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移　1?5　載流子的產(chǎn)生和遷移　　1?5?1　載流子　　1?5?2　載流子的遷移率　　1?5?3　影響遷移率的因素　參考文獻(xiàn)第2章　有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體材料　2?1　簡(jiǎn)介　　2?1?1有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體材料的發(fā)展概況　　2?1?2　表征有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體材料性能的主要參數(shù)　　2?1?3　有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體材料的特點(diǎn)　　2?1?4　有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體材料的分類　2?2　有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料　　2?2?1　p型小分子半導(dǎo)體材料　　2?2?2　n型小分子半導(dǎo)體材料　2?3　聚合物半導(dǎo)體材料　　2?3?1　p型聚合物半導(dǎo)體材料　　2?3?2　n型聚合物半導(dǎo)體材料　2?4　有機(jī)半導(dǎo)體材料常用合成方法　　2?4?1　羥醛縮合反應(yīng)　　2?4?2　Diels?Alder反應(yīng)　　2?4?3　傅?克?；磻?yīng)　　2?4?4　親核取代反應(yīng)　　2?4?5　氮雜環(huán)的成環(huán)反應(yīng)　　2?4?6　Ullmann反應(yīng)　　2?4?7　Suzuki反應(yīng)　　2?4?8　Stille反應(yīng)　　2?4?9　Grinard反應(yīng)　　2?4?1　0Sonogashira反應(yīng)　　2?4?1　1Heck反應(yīng)　　2?4?1　2Wittig反應(yīng)　2?5　有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)材料的提純與分離　　2?5?1　重結(jié)晶　　2?5?2　柱色譜　　2?5?3　物理氣相沉積　　2?5?4　索氏提取法　2?6　回顧和展望　參考文獻(xiàn)　……第3章　有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管第4章　有機(jī)電路第5章　有機(jī)太陽能電池第6章　有機(jī)電致發(fā)光材料與器件第7章　有機(jī)分子傳感器材料與器件應(yīng)用第8章　全碳?共軛體系：碳納米管與石墨烯

章節(jié)摘錄

插圖：自從發(fā)現(xiàn)芳香族化合物蒽有導(dǎo)電性以來，有機(jī)光電導(dǎo)材料、有機(jī)導(dǎo)體、有機(jī)電致發(fā)光材料、導(dǎo)電聚合物、有機(jī)光伏材料、碳納米管、石墨烯等分子材料受到廣泛的研究。與無機(jī)半導(dǎo)體材料相比，分子材料盡管結(jié)構(gòu)可以千變?nèi)f化，但其特點(diǎn)是分子中都具有丌一電子結(jié)構(gòu)，即具有非定域電子，它的一切性質(zhì)都來自于與丌一電子結(jié)構(gòu)相關(guān)的電子過程，分子間的相互作用力是通過范德華力的弱相互作用而不是無極半導(dǎo)體的共價(jià)鍵作用實(shí)現(xiàn)的，這是作為分子材料或有機(jī)固體的最大特點(diǎn)。1.2.1 分子材料的組成從分子材料的結(jié)構(gòu)組成，可以劃分為芳香族化合物，如萘、蒽、并四苯、并五苯等，隨苯環(huán)數(shù)目的增加，非定域的丌一電子數(shù)增加；石墨烯、C6o、碳納米管也可以看成這類材料的擴(kuò)展；另外，芳雜環(huán)類化合物也是一類重要的分子材料，如聚噻吩、聚吡咯等。從分子材料的性質(zhì)可以分為光電導(dǎo)材料，如酞菁類化合物、聚乙烯咔唑和三硝基芴酮的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物等；導(dǎo)電聚合物，如聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩等；電致發(fā)光材料及有機(jī)光伏材料等等。通常還把有機(jī)半導(dǎo)體材料分為聚合物和有機(jī)小分子材料兩大類。借助于無機(jī)半導(dǎo)體概念，根據(jù)分子材料的電子性質(zhì)還可以分為p型和n型材料，分別對(duì)應(yīng)于空穴材料和電子材料。如帶芳胺（三苯胺）的化合物一般是典型的空穴傳輸材料；八羥基喹啉鋁是典型的電子傳輸材料；具有丌一共軛鏈的聚對(duì)亞苯基乙烯既具有空穴傳輸能力，又具有電子傳輸能力，所以它在器件中的作用取決于與之相配合的材料性質(zhì)。

編輯推薦

《分子材料與薄膜器件》：國家科學(xué)術(shù)著作出版基金資助出版。本書是作者根據(jù)所從事有機(jī)半導(dǎo)體材料和器件的研究經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，并結(jié)合在該領(lǐng)域的研究進(jìn)展情況，加以整理編寫而成的。目的是從化學(xué)和材料角度出發(fā)，對(duì)有機(jī)分子材料領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、重要進(jìn)展及其應(yīng)用前景介紹給廣大讀者

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