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上卷 1

第1章 有机功能分子（π共轭分子）的设计和合成 1

1.1 稠环芳烃 1

1.1.1 一维线型多并苯类化合物 1

1.1.2 纳米石墨烯分子 4

1.1.3 曲面稠环芳烃分子 17

1.2 含有杂原子的共轭体系 25

1.2.1 含有硫族元素的共轭体系 26

1.2.2 含有氮族元素的共轭体系 40

1.3 电子给体-受体功能分子 45

1.4 小结 45

参考文献 45

第2章 有机共轭材料中的载流子传输理论 57

2.1 引言 57

2.1.1 有机半导体中的电荷传输理论简介 57

2.1.2 影响迁移率的因素 60

2.2 局域跳跃机制下理论预测载流子迁移率 62

2.2.1 电荷转移速率理论：从经典到量子 63

2.2.2 电荷扩散模拟 64

2.2.3 电荷传输参数的计算 65

2.2.4 基于经典速率公式和近似扩散系数的研究 69

2.2.5 分子尺度以及晶体结构对迁移率的影响 73

2.2.6 高迁移率的分子设计思路 76

2.2.7 量子核隧穿效应以及超越微扰论 77

2.3 小极化子机制：基于Holstein-Peierls模型的第一性描述 80

2.3.1 萘单晶的Holstein-Peierls模型 81

2.3.2 分子内及分子间振动的地位 82

2.3.3 温度和压强效应 82

2.4 总结与展望 84

参考文献 85

第3章 有机纳米和分子器件物理与研究方法 90

3.1 引言 90

3.2 载流子 91

3.3 有机纳米和分子器件中的两种物理现象 93

3.3.1 库仑阻塞与库仑台阶 93

3.3.2 近藤效应 95

3.4 分子器件的研究方法 97

3.4.1 LB膜技术 97

3.4.2 扫描隧道显微镜技术 98

3.4.3 纳米间隙电极 101

3.4.4 其他方法 104

3.5 总结与展望 106

参考文献 106

第4章 碳纳米管 109

4.1 碳纳米管简介 109

4.2 碳纳米管的结构与性质 111

4.2.1 碳纳米管的几何结构 111

4.2.2 单壁碳纳米管的布里渊区 114

4.2.3 碳纳米管的性质 116

4.3 碳纳米管的制备 118

4.3.1 单壁碳纳米管的制备 119

4.3.2 阵列多壁碳纳米管制备 122

4.4 碳纳米管的化学 124

4.4.1 碳纳米管的共价化学 124

4.4.2 碳纳米管的非共价化学 131

4.4.3 碳纳米管的管内填充 135

4.4.4 碳纳米管的化学组装与自组装 137

4.5 碳纳米管的应用 142

4.5.1 碳纳米管场效应晶体管（CNTFET） 142

4.5.2 碳纳米管传感器 146

4.5.3 碳纳米管在锂离子电池中的应用 149

4.5.4 碳纳米管在生物医学中的应用 152

4.6 存在问题与发展趋势 156

参考文献 158

第5章 石墨烯 172

5.1 简介 172

5.1.1 石墨烯的结构与物理性质 172

5.1.2 石墨烯的化学性质 175

5.1.3 石墨烯的制备 179

5.2 影响石墨烯场效应晶体管性能的因素 181

5.2.1 衬底 184

5.2.2 石墨烯与金属电极的接触 187

5.2.3 晶界对石墨烯性质的影响 194

5.2.4 大面积单晶石墨烯的制备 207

5.2.5 石墨烯的转移 227

5.3 石墨烯电学性能的调控 229

5.3.1 石墨烯的p型掺杂 230

5.3.2 石墨烯的n型掺杂 232

5.3.3 石墨烯的带隙调控 235

5.4 总结与展望 236

参考文献 237

第6章 有机单分子器件 262

6.1 引言 262

6.2 基于金属电极的单分子器件 263

6.2.1 金属电极对的制备方法 263

6.2.2 双电极单分子器件 267

6.2.3 三电极单分子器件 271

6.2.4 复合器件 274

6.3 碳基电极的单分子器件 277

6.3.1 碳纳米管电极对制备法 277

6.3.2 新一代的碳基单分子晶体管 279

6.3.3 单分子层晶体管 285

6.3.4 第二代石墨烯基的单分子器件 288

6.4 单分子逻辑器件 289

6.4.1 分子开关 290

6.4.2 单分子处理器 295

6.4.3 单分子环振荡器 297

6.5 挑战和机遇 299

参考文献 300

第7章 有机光电高密度信息存储材料和器件 313

7.1 引言 313

7.2 高密度电信息存储 314

7.2.1 高密度电信息存储材料研究进展 314

7.2.2 高密度电信息存储技术研究进展 324

7.3 高密度光信息存储 327

7.3.1 高密度光信息存储材料 327

7.3.2 高密度光存储技术 337

7.4 多功能存储 342

7.4.1 多位信息存储 342

7.4.2 多模式存储 346

7.5 光电高密度信息存储发展展望 352

参考文献 353

第8章 有机发光二极管 362

8.1 引言 362

8.2 有机发光二极管的基础知识 363

8.2.1 有机发光二极管的发展历程 363

8.2.2 有机发光二极管的结构 364

8.2.3 有机发光二极管的应用简介 367

8.2.4 有机发光二极管的制备 369

8.2.5 有机发光二极管的基础物理 371

8.2.6 有机发光二极管的性能指标 374

8.3 有机发光二极管在材料和器件研究方面的新进展 376

8.3.1 红光材料 376

8.3.2 绿光材料 387

8.3.3 蓝光材料 390

8.3.4 白光材料 397

8.3.5 紫外光和红外光材料 401

8.3.6 热活化延迟荧光材料 402

8.3.7 载流子传输、阻挡材料 406

8.3.8 荧光和磷光主体材料 413

8.3.9 白光器件 417

8.3.10 改善载流子的注入 418

8.3.11 改善载流子的传输 419

8.3.12 增加出射光的外耦合效率 420

8.3.13 有机发光二极管的颜色调节 422

8.3.14 改善有机发光二极管的对比度 424

8.3.15 提高有机发光二极管的寿命 424

8.4 总结与展望 425

参考文献 427

第9章 有机太阳能电池 446

9.1 引言 446

9.2 聚合物太阳能电池 447

9.2.1 基本原理 447

9.2.2 性能参数 447

9.2.3 分类 449

9.2.4 有机光伏材料 452

9.3 染料敏化纳晶太阳能电池 457

9.3.1 染料敏化电池研究起源 457

9.3.2 电池结构与工作原理 458

9.3.3 提高电池光电流 460

9.3.4 提高电池光电压 463

9.3.5 提高电池填充因子 465

9.3.6 提高电池稳定性 467

9.3.7 其他类型太阳能电池 473

参考文献 474

索引 481

下卷 487

第10章 有机场效应晶体管 487

10.1 有机场效应晶体管简介 487

10.2 OFETs基本原理 487

10.2.1 OFETs的结构 487

10.2.2 OFETs工作原理 488

10.2.3 OFETs的分类 490

10.2.4 OFETs的性能 491

10.2.5 有机半导体材料 494

10.2.6 OFETs的介电层 505

10.2.7 OFETs的电极材料 513

10.2.8 OFETs的制备技术 515

10.2.9 影响OFETs性能的因素 519

10.2.10 OFETs的应用 523

10.3 总结与展望 528

参考文献 530

第11章 有机微／纳场效应晶体管 541

11.1 有机半导体微／纳结构的制备 541

11.1.1 气相法 541

11.1.2 液相法 545

11.1.3 其他方法 556

11.2 有机微／纳场效应晶体管的结构 560

11.3 有机微／纳场效应晶体管的制备 562

11.3.1 有机微／纳结构的转移 562

11.3.2 有机半导体微／纳晶体场效应晶体管电极制备 566

11.4 有机微／纳场效应晶体管的性能 572

11.5 有机微／纳场效应晶体管的应用 577

11.6 总结与展望 580

参考文献 580

第12章 有机光导体及应用 586

12.1 背景介绍 586

12.1.1 静电照相技术的历史 586

12.1.2 静电照相过程简介 587

12.1.3 静电照相的原理 587

12.2 有机光导体 589

12.3 有机光导材料 590

12.3.1 酞菁颜料 592

12.3.2 偶氮颜料 595

12.3.3 方酸类颜料 596

12.3.4 苝系颜料 596

12.3.5 电荷转移复合物 597

12.4 有机光导材料的光导机理 597

12.4.1 光生机理的定义和模型 597

12.4.2 光诱导电子转移反应 598

12.5 纳米有机光导材料 599

12.6 机会与前景 600

参考文献 601

第13章 分子磁性材料与器件 605

13.1 物质磁性的基本知识 606

13.1.1 物质的磁性 606

13.1.2 居里-外斯定律 607

13.1.3 磁体 609

13.2 三维磁体 611

13.2.1 分子基三维磁体的发现 611

13.2.2 氰基桥联分子基磁体 614

13.2.3 叠氮根桥联的分子基磁体 617

13.2.4 含有其他桥联配体的三维磁体 617

13.3 高低自旋转换分子材料 619

13.3.1 热致自旋转换化合物 620

13.3.2 光致自旋转换化合物 623

13.4 单分子磁体和单链磁体 628

13.4.1 单分子磁体 629

13.4.2 单链磁体 640

13.5 手性分子磁体 647

13.5.1 具有手性结构的氧氮自由基桥联分子磁体 648

13.5.2 具有手性结构的叠氮桥联分子磁体 648

13.5.3 具有手性结构的氰基桥联分子磁体 650

13.5.4 具有手性结构的羧酸桥联分子磁体 653

参考文献 653

第14章 有机非线性光学材料 662

14.1 非线性光学简介 662

14.2 有机二阶非线性光学发色团 663

14.2.1 有机二阶非线性光学发色团发展历史及相关理论 664

14.2.2 兼具大的非线性光学性能和良好光学透明性的有机二阶非线性光学发色团 666

14.3 有机二阶非线性光学高分子 672

14.3.1 线型有机二阶非线性光学高分子 673

14.3.2 二阶非线性光学树状高分子 678

14.3.3 二阶非线性光学超枝化高分子 689

14.4 有机三阶非线性光学材料 693

14.5 展望 697

参考文献 698

第15章 生物分子纳米机器 707

15.1 核酸分子机器 707

15.1.1 核酸发现简史 707

15.1.2 核酸分子机器的类型 708

15.1.3 环境因素调控的DNA分子机器 714

15.1.4 DNA分子机器的应用 720

15.2 蛋白质分子机器 725

15.2.1 旋转式蛋白质马达 726

15.2.2 直线运动的蛋白质马达 728

15.3 展望 733

参考文献 734

第16章 有机纳米材料与分子传感体系 737

16.1 概述 737

16.1.1 有机纳米材料 737

16.1.2 化学生物传感器 737

16.2 分子传感体系 739

16.2.1 基于主客体超分子化学的分子传感体系 739

16.2.2 基于共轭聚合物的分子传感体系 761

16.2.3 基于生物大分子的分子传感体系 796

16.3 展望 804

参考文献 804

第17章 有机半导体激光 815

17.1 引言 815

17.2 有机半导体激光的基本原理 816

17.2.1 激光器的构造以及激光的特性 816

17.2.2 自发发射、受激发射与受激吸收 816

17.2.3 光的放大 818

17.3 有机半导体发光材料受激发射的研究方法 820

17.3.1 瞬态泵浦探测光谱研究 820

17.3.2 放大自发射研究 822

17.4 有机半导体激光的材料体系和谐振腔结构 824

17.4.1 有机半导体激光的材料体系 824

17.4.2 有机半导体激光的谐振腔结构 827

17.5 有机晶体激光 830

17.5.1 有机晶体的发光效率与分子堆积模式的关系 831

17.5.2 几种具有高发光效率的有机晶体的放大自发射和激光 833

17.6 有机电泵浦激光研究进展 838

17.6.1 有机电泵浦激光 838

17.6.2 间接电泵浦有机激光 842

17.7 总结与展望 843

参考文献 844

附录 缩略语 850

索引 860