有机电子学

序

前言

第1章 引言

1.1 有机材料概念及发展简史

1.2 电子学与有机材料

1.3 有机半导体与无机半导体比较

1.4 有机光电材料中的电子过程及相关性质简介

1.5 有机电子学及其应用简介

1.5.1 有机场效应晶体管

1.5.2 有机太阳能电池

1.5.3 有机电致发光

1.5.4 有机传感器和存储器

参考文献

第2章 有机材料中的电子结构与过程

2.1 有机分子内成键及相关概念

2.1.1 固体物质的成键方式

2.1.2 原子的电子轨道和电子云

2.1.3 原子之间的杂化轨道

2.1.4 σ键与π键，单键、双键与三键，饱和键与不饱和键

2.1.5 价电子、σ电子、π电子和n电子

2.1.6 实例：化学成键与材料性质

2.2 有机材料的电子结构及相关理论简介

2.2.1 分子轨道理论

2.2.2 配位场理论

2.2.3 能带理论

2.2.4 有机材料中电子能级

2.3 有机材料分子间作用力及其晶体堆积方式

2.3.1 作用力

2.3.2 有机分子晶体结构

2.4 有机材料中与光/能量相关的概念及电子过程

2.4.1 分子内光激发态及其衰变过程

2.4.2 聚集分子中的激发态及衰变特点

2.4.3 光跃迁规律

2.4.4 激子的产生

2.4.5 激子的分类

2.4.6 激子输运——能量传递/转移

2.4.7 激子扩散

2.4.8 激子的动力学过程

2.4.9 物质的发光

2.5 有机材料中与电学性能相关的概念及电子过程

2.5.1 有机材料电学性质研究历史

2.5.2 描述电学性质的基本概念

2.5.3 有机材料中载流子类型

2.5.4 光生载流子

2.5.5 掺杂型载流子

2.5.6 注入型载流子

2.5.7 载流子注入效率

2.5.8 载流子输运的两种极限模式

2.5.9 非晶(无序)有机材料中载流子迁移率的理论模型

2.5.10 导电有机材料

2.6 有机电子材料性能表征

2.6.1 热稳定性分析

2.6.2 hom0/lum0及二线态能级

2.6.3 载流子迁移率

2.6.4 功函数测量

2.6.5 发光量子产率

参考文献

第3章 有机场效应晶体管

3.1 场效应晶体管发展简史

3.2 有机场效应晶体管的结构

3.3 场效应晶体管工作原理

3.3.1 聚集模式与耗尽模式

3.3.2 n型和p型有机场效应晶体管

3.4 有机场效应晶体管器件性能表征

3.4.1 转移特性曲线和输出特性曲线

3.4.2 线性区域、饱和区域和夹断电压

3.4.3 阈值电压、亚阈值漂移、电流开关比

3.4.4 载流子迁移率

3.4.5 接触电阻

3.5 场效应晶体管中的有机半导体材料

3.5.1 小分子与聚合物半导体材料在场效应晶体管中应用比较

3.5.2 p型有机半导体材料

3.5.3 n型有机半导体材料

3.6 有机场效应晶体管的潜在应用和挑战

参考文献

第4章 有机太阳能电池

4.1 太阳能电池简介

4.2 太阳辐射光谱

4.3 有机太阳能电池的工作原理

4.3.1 激子产生——光吸收过程

4.3.2 激子扩散

4.3.3 激子解离(电荷的转移和分离)

4.3.4 电荷的输运与收集

4.3.5 有机太阳能电池中的电流

4.4 有机太阳能电池的器件结构

4.4.1 单层器件

4.4.2 双层异质结器件

4.4.3 本体异质结器件

4.4.4 分子d-a结器件

4.4.5 叠层结构器件

4.4.6 器件结构的界面修饰

4.5 有机太阳能电池的性能表征

4.5.1 开路电压和填充因子

4.5.2 器件的短路电流及其影响因素

4.5.3 有机太阳能电池器件的效率

4.6 有机光伏活性材料介绍

4.6.1 c60及其衍生物

4.6.2 噻吩类材料

4.6.3 ppv及其衍生物

4.6.4 芳香胺类材料

4.6.5 稠环芳香化合物

4.6.6 酞菁染料及卟啉金属配合物

4.6.7 无机纳米材料

4.6.8 碳纳米管及石墨烯

4.6.9 同质双极d-a结材料

4.7 目前研究状况及展望

参考文献

第5章 有机电致发光

5.1 研究简史

5.2 有机电致发光器件机理

5.2.1 电致发光种类

5.2.2 电荷注入

5.2.3 载流子输运及器件电流

5.2.4 载流子复合产生激子及其光辐射衰减过程

5.2.5 主体材料中掺杂磷光材料的电场激发过程和机制

5.3 有机电致发光的器件结构及相关工作机制

5.3.1 主体发光与掺杂发光器件结构

5.3.2 单层器件结构

5.3.3 双层器件结构

5.3.4 三层器件结构

5.3.5 多层器件结构

5.3.6 白光器件结构

5.4 有机电致发光器件表征

5.4.1 开启电压和驱动电压

5.4.2 发光效率

5.4.3 色度坐标

5.4.4 白光的色温及显色指数

5.4.5 器件寿命

5.5 有机电致发光器件的功能材料研究进展

5.5.1 oled功能材料的一般研究方法

5.5.2 各类oled功能材料

5.5.3 oled功能材料的问题及挑战

参考文献

第6章 有机传感

6.1 传感的重要性

6.2 传感的基本概念

6.3 有机传感器的检测机制

6.3.1 导电法

6.3.2 电位法

6.3.3 色度法

6.3.4 表面等离子共振法

6.3.5 石英晶体微天平法

6.3.6 荧光法

6.4 有机传感材料

6.4.1 小分子传感材料

6.4.2 导电聚合物及荧光聚合物

参考文献

第7章 有机存储

7.1 存储器简介

7.2 有机光存储

7.2.1 维存储光盘和三维存储光盘

7.2.2 光盘及其相应有机活性材料

7.3 有机电存储

7.3.1 简介

7.3.2 电阻型有机存储的电压—电流曲线特征

7.3.3 电阻型有机存储器的活性材料研究进展

参考文献

第8章 有机激光

8.1 激光简介

8.2 激光的基本组成及工作原理

8.3 激光特性表征

8.3.1 输出频率及波长

8.3.2 阈值增益系数

8.3.3 输出功率

8.3.4 激光增益材料的放大自辐射特性

8.4 光泵浦有机激光

8.4.1 有机染料激光

8.4.2 有机半导体激光

8.5 电泵浦有机激光

参考文献

《半导体科学与技术丛书》已出版书目

《有机电子学》从有机电子学的角度，深入浅出地概括总结了有机电子材料中的电子结构与过程，并以此解释了有机固体凝聚态的各种性质。这些性质对实际应用中的有机光电器件的行为起决定性的作用。基于对理论的理解，《有机电子学》紧接着介绍了有机材料性质的测试表征手段以及有机薄膜的制备手段。同时将理论与实践相结合，书中相继介绍和讨论了有机薄膜材料在实际电子器件中的各种应用，例如：有机场效应晶体管、基于有机材料的太阳能电池、基于有机电致发光的信息显示与照明、有机传感器、有机存储器等。对于各种应用器件，书中强调它们的基础知识、基本原理、器件结构和表征。