有机电子学概论

第1章 绪论 1
1.1 有机电子学的进展 1
1.2 有机电子材料的基本特征 4
1.3 有机半导体材料的结构 6
1.4 有机电子材料聚集体的行为特征 11
1.5 有机半导体（固体）中载流子的传输和极化子问题 14
1.6 有机电子器件生产制备的特点 17
1.7 展望 18
参考文献 18
第2章 光化学与光物理基础 20
2.1 引言 20
2.2 分子激发态的形成与衰变（辐射衰变与非辐射衰变） 21
2.3 分子的跃迁矩与分子内电子跃迁的选择规则 25
2.4 激发态的能量转移——F?rster转移、Dexter转移以及其他转移机制 28
2.4.1 F?rster能量转移机制 30
2.4.2 Dexter的电子交换能量转移机制 32
2.4.3 载流子捕获的能量转移机制 32
2.4.4 能量转移的敏化机制 35
2.5 激发态的电子转移——Weller经验公式与Marcus的经典电子转移理论 36
2.5.1 Marcus电子转移理论 38
2.5.2 电子转移的敏化问题：有机分子的异质结 41
2.6 分子聚集态的光谱行为 43
2.7 偏振光的形成、检测与应用 46
2.8 瞬态光谱测定 48
2.8.1 闪光光解技术 48
2.8.2 时间相关单光子计数技术对荧光寿命的测定 50
参考文献 51
第3章 有机电子材料的合成、结构和性能 52
3.1 引言 52
3.2 髙分子电子（半导体）材料 55
3.2.1 聚乙炔 57
3.2.2 聚对亚苯 60
3.2.3 聚亚苯基亚乙烯 62
3.2.4 聚杂环类π-共轭导电聚合物 63
3.3 有机小分子电子（半导体）材料 66
3.4 电子给体与受体间的相互作用——电荷转移络合物的形成与“合成金属” 70
3.5 有机分子在不同基底上的沉积与聚集（晶体）结构的形成 73
3.5.1 吸附分子与基底间的相互作用 74
3.5.2 有机小分子半导体在基底上的成膜 75
参考文献 79
第4章 具有荧光发射能力的有机化合物的光化学 81
4.1 引言 81
4.2 有机化合物发光过程的讨论 81
4.2.1 Stokes位移和 Franck-Condon 原理 83
4.2.2 荧光量子产率与分子的刚性平面结构 84
4.2.3 分子荧光发射的物理参数 85
4.2.4 从分子势能曲线来讨论分子激发态的衰变行为 86
4.2.5 分子内电荷转移化合物的重要性及其电荷密度的分布 87
4.2.6 有关具有π-共轭电子结构化合物的精细调节 88
4.3 典型化合物——茋激发态的衰变 90
4.4 具有反式苯乙烯类结构的发光化合物 92
4.4.1 化合物分子内电荷转移和发光的关系 93
4.4.2 分子结构的受阻和桥键的引入 93
4.5 扭曲的分子内电荷转移 96
4.6 环境因素对有机化合物发光行为的影响 100
4.6.1 溶致变色效应 100
4.6.2 溶剂和溶质的相互作用以及激发态偶极矩的测定 103
4.6.3 溶剂极性的经验性标尺 105
4.7 有机化合物的发光行为与溶剂极性的关系 107
4.8 发光化合物的分子构象和发光行为的关系 109
4.8.1 吡唑啉化合物 109
4.8.2 苯乙烯基吡嗪化合物结构受阻与其发光行为的研究 111
4.8.3 结构受阻的席夫碱类化合物 112
4.8.4 氧盐化合物的发光问题 113
参考文献 114
第5章 有机电子材料的电子过程 117
5.1 引言 117
5.2 有机电子器件电流-电压关系的两种基本模式 119
5.3 界面的电子结构与能级排布 123
5.3.1 界面电子能级的一些基本概念 124
5.3.2 真空能级的定义 125
5.3.3 金属与有机材料界面的电子结构 127
5.3.4 有机层能带的弯曲 134
5.4 XPS（及UPS）的简介与界面偶极的生成问题 135
5.4.1 XPS的基本原理 135
5.4.2 UPS研究界面的几个实例 138
5.4.3 有机-有机界面问题的讨论 139
5.4.4 真空能级位移变化的趋向和偶极层的来源 140
5.5 有机层内载流子的传输问题 142
5.5.1 无序诱导局域态模型 143
5.5.2 转移积分t 的讨论 144
5.5.3 有关共轭高分子链极化子问题的讨论 145
5.5.4 有关态密度问题的讨论 146
5.5.5 高斯态密度 146
5.5.6 指数态密度 149
5.5.7 有机晶体材料中载流子迁移过程 150
参考文献 151
第6章 有机电致发光二极管 153
6.1 引言 153
6.2 OLED的发展历史概况 156
6.3 小分子OLED的器件结构 158
6.3.1 器件中的异质结和能级关系 158
6.3.2 染料掺杂的OLED和能量转移问题 159
6.3.3 OLED器件的功能评价与功率效率 165
6.4 高分子的电致发光器件和发射磷光的OLED 166
6.4.1 三重态激子的形成和发射磷光的OLED 167
6.4.2 蓝色三重态发光化合物的研究及吸热的能量转移 172
6.5 器件量子产率的提高 176
6.5.1 器件的输出偶合 177
6.5.2 在电极与有机层间插入缓冲层以提高器件工作效率的问题 178
6.6 有关OLED的老化和破坏问题 178
参考文献 179
第7章 有机场效应晶体管 181
7.1 引言 181
7.2 OFET的基本结构模式和工作原理 184
7.3 OFET中的各种影响因子 186
7.4 OFET中的材料问题 188
7.4.1 聚合物材料 189
7.4.2 小分子材料 190
7.4.3 n-型有机半导体材料 191
7.4.4 电荷转移络合物与TTF型材料 192
7.4.5 单晶材料 195
7.5 OFET源、漏电极的两种接触方式：顶接触和底接触 196
7.6 OFET器件的制备方法和应用 198
7.6.1 OFET器件的制备 198
7.6.2 OFET应用举例 202
7.7 结语 203
参考文献 203
第8章 有机光生伏打电池 206
8.1 引言 206
8.2 有机光生伏打电池的发展历史 208
8.3 有机光生伏打电池的材料问题 212
8.4 有机光生伏打电池的工作过程及光-电转换的基本原理 217
8.5 几种不同模式的有机光生伏打电池 221
8.5.1 单层及双层异质结的有机光生伏打电池 221
8.5.2 体相异质结的有机光生伏打电池 222
8.5.3 扩散双层异质结 223
8.6 有机光生伏打电池中的一些重要参数 223
8.6.1 开路电压 223
8.6.2 短路光电流 224
8.6.3 填充因子 225
8.7 器件制备工艺的讨论 226
8.8 器件的改进 228
8.8.1 扩大阳光的吸收范围 228
8.8.2 器件工程和载流子传输的改进 228
8.8.3 纳米尺寸形貌学对器件工作的影响 229
8.8.4 纳米形貌的控制 231
8.9 有机-无机复合光子天线系统 233
参考文献 235
第9章 荧光化学敏感器 238
9.1 引言 238
9.2 分子接受体的原理和设计 239
9.2.1 阳离子接受体 239
9.2.2 阴离子接受体 243
9.2.3 中性分子接受体 249
9.3 中继传递的机制和设计 254
9.3.1 光诱导的电子转移机制 255
9.3.2 光诱导的能量转移机制 258
9.3.3 因构型转变而引起发光变化的机制 259
9.3.4 其他的作用机制 261
9.4 有关报告器的讨论 264
9.4.1 稠环芳烃化合物 265
9.4.2 分子内共轭的电荷转移化合物 266
9.4.3 金属中心的发光体系 267
9.5 荧光敏感器的一些新进展 268
9.6 结语 270
参考文献 271
第10章 有机半导体激光器 273
10.1 引言 273
10.2 有机半导体材料和器件内的光物理问题 275
10.3 有机半导体材料的增益问题 279
10.4 激光共振腔 282
10.4.1 微腔激光器 285
10.4.2 Fabry-Perot波导激光器 286
10.4.3 微环及微球共振器 286
10.5 衍射共振器 287
10.5.1 一维的分布-反馈共振器 289
10.5.2 二维的分布-反馈共振器 290
10.6 有机半导体激光器的制备 290
10.7 激光器的工作特征 292
10.7.1 激光器输出的功率问题 292
10.7.2 激光器激光的时间特征 293
10.7.3 激光器的使用寿命问题 293
10.7.4 激光器的光谱性质 294
10.7.5 激光光束的性质 294
10.8 一些有机固体激光器的实例 294
10.8.1 以D-C电驱动的有机小分子发光二极管的放大自发发光现象 295
10.8.2 以分布Bragg反射器（DBR）为共振腔的有机固体激光器 296
10.8.3 光激发的以分布-反馈（DFB）结构为共振腔的有机固体激光器 297
10.8.4 以电脉冲激发OLED所得高亮度电致发光为激发光源的尝试 298
10.8.5 以电激发的有机固体激光腔实例 300
10.9 结语 302
参考文献 302