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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