《有機(jī)電子學(xué)》word版

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1、第一章：引言1、如何使高分子材料具有導(dǎo)電性？摻雜高分子的導(dǎo)電機(jī)制是什么？必須在碳原子之間存在交替的單雙建（即Π共軛）結(jié)構(gòu)。摻雜導(dǎo)電的本質(zhì)是材料分子中的電子被移出（即被氧化）而產(chǎn)生的空穴，或者電子被引入而產(chǎn)生的電子，可在材料介質(zhì)中沿著分子移動，產(chǎn)生導(dǎo)電性。2.什么是有機(jī)材料？所謂的有機(jī)材料，通常是指碳、氫、氮、氧幾種元素以共價鍵的形式構(gòu)成的分子材料，少數(shù)還含有鹵素、硫和磷等元素。有機(jī)材料中分子與分子之間主要是通過范德華力、分子間偶極矩作用等分子間作用力相組合的。3、根據(jù)復(fù)雜性的不同，將有機(jī)材料分類，并對每類材料做簡要的說明。有機(jī)*一般分為：小分子、聚合物、生物分子。小分子

2、相對分子質(zhì)量小于100聚合物相對分子質(zhì)量一般在10000以上。相對分子質(zhì)量介于小分子和聚合物之間還存在一種大分子有機(jī)化合物。小(大)分子具有明確的分子量，是單一物質(zhì)。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為：共軛非共軛分子、含金屬元素的有機(jī)金屬配合物、有明確重復(fù)單元的寡聚物、星型化合物、樹狀物。聚合物也稱高分子，是由碳?xì)溲醯冉M成的結(jié)構(gòu)單元為單體，通過多次重復(fù)連接而成。一般為混合物，具有分子量分布。固、液、氣狀態(tài)的變化一般不明顯生物分子是結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的有機(jī)物。4、與無機(jī)半導(dǎo)體材料相比，簡述有機(jī)半導(dǎo)體材料的優(yōu)點(diǎn)。（1）有機(jī)材料在可見光區(qū)域有很好的吸收特性，消光系數(shù)非常大，使得基于這類材料的光

3、檢測器以及光伏器件中的活性層可以很薄。因此，通過光激發(fā)產(chǎn)生的能量，不必穿越很長的距離就可以被檢測或者被收集，這就降低了生產(chǎn)工藝中隊(duì)材料化學(xué)及結(jié)構(gòu)完美性的要求。（2）很多熒光有機(jī)染料表現(xiàn)出比其吸收光譜大大紅衣的發(fā)射光譜，即材料的Stoke位移很大。因此有機(jī)電致發(fā)光器件中可以幾乎沒有再吸收損失。再加上有機(jī)材料較低的光折射率，使得有機(jī)電致發(fā)光器件避免了無機(jī)發(fā)光二極管中的再吸收和光折射損失這兩個主要缺點(diǎn)。（3）有機(jī)半導(dǎo)體材料中的前沿電子飽和，而非晶無機(jī)半導(dǎo)體材料中存在的大量的懸空健。因此在無序有機(jī)半導(dǎo)體系中本征缺陷的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于非晶無機(jī)半導(dǎo)體；（4）有機(jī)材料的數(shù)量是無限的，材料

4、的光電性質(zhì)可以通過分子結(jié)構(gòu)剪裁來實(shí)現(xiàn)多樣化。例如，有機(jī)材料的發(fā)射光譜可以涵蓋整個可見光區(qū)域、甚至可以延伸到紫外和近紅外區(qū)域。（5）有機(jī)材料的制備及提純工藝簡單快捷（6）一些有機(jī)薄膜的制備可以再室溫下，通過廉價的溶液方法制備，具有與柔性相容性較好的特性。5、簡述有機(jī)半導(dǎo)體和無機(jī)半導(dǎo)體的差異（1）結(jié)構(gòu)差異有機(jī)半導(dǎo)體是由分子構(gòu)成的，雖然分子內(nèi)原子間是以非常強(qiáng)的共價鍵相結(jié)合，但是分子之間的相互作用卻主要是較弱的范德華力。相比之下，無機(jī)半導(dǎo)體材料是由原子構(gòu)成，原子之間以工家園相結(jié)合。通常的，范德華力健結(jié)合能比共價鍵結(jié)合能要小約一個數(shù)量級，例如典型的范德華力相互作用能通常小于42K

5、J/MOL,而無機(jī)半導(dǎo)體硅的共價鍵家和能為318KJ/MOL。其次，有機(jī)材料中的范德華力是以1/R6減小，其中R為分子間的距離；而無機(jī)半導(dǎo)體中的共價鍵鍵能，是以1/Rx下降。這就導(dǎo)致了有機(jī)材料中分子之間相互作用弱、能級分立能帶較窄；而無機(jī)半導(dǎo)體則由于原子之間較強(qiáng)的作用力，容易形成長程有序結(jié)構(gòu)。因而具有較寬的能帶和較窄的能隙。（2）激子差異當(dāng)材料中的電子受到激發(fā)而躍遷到較高能級時，材料由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，其中激發(fā)態(tài)中具有較高能量的電子與材料中的某空穴有一定的束縛關(guān)系。高能量的電子和與之有束縛作用的空穴一起組成了激子。有機(jī)半導(dǎo)體中的—常產(chǎn)生于分子內(nèi)或者產(chǎn)生于相鄰分子間，分別稱

6、為Frenkel激子或者電（CT）激子。這兩種激子中，電子和空穴之間的束縛力較強(qiáng)，半徑較??；半導(dǎo)體中的激子通常為通過能帶之間的躍遷而產(chǎn)生的半徑較大，束縛力Wannier激子，憂郁有機(jī)材料中能級的分立性、能帶的狹窄性、材料的無定形性、以及陷阱和缺陷的普遍性，使得有機(jī)半導(dǎo)體中的激子表現(xiàn)出定域擴(kuò)散長度較短。（3）載流子差異有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子通常定域在分子內(nèi)，而無極半導(dǎo)體中的載流子則具有不離域化的特點(diǎn)。因此有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子歉意率普遍低于無機(jī)半導(dǎo)體。在室溫下無機(jī)半導(dǎo)體的載流子遷移率約為100-10000cm2/Vs，而高度有序的有機(jī)半導(dǎo)體中，載流子遷移率的上限為40左右。在

7、其他無序分子體系和高分子中，典型遷移率數(shù)值通常在10的-5—10的-3左右。（4）一般物理性質(zhì)差異有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了他們通常具有低熔點(diǎn)，告壓縮系數(shù)、相對柔軟、可燃點(diǎn)以及易溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，這與無機(jī)材料很不同，例如，無機(jī)半導(dǎo)體通常堅(jiān)硬，易碎，當(dāng)處于潮濕、腐蝕等不利于環(huán)境時，相對比較穩(wěn)定。6.簡述有機(jī)分子內(nèi)的主要光電過程，請基于軌道能級畫出相應(yīng)的示意圖。8、什么是發(fā)光過程，請指出舍呢么是熒光和磷光？基于不同的激發(fā)方式，列舉幾種發(fā)光過程。發(fā)光是指材料吸收某種形式的能量而形成激子（即處于激發(fā)態(tài)的分子）后，再以電磁輻射的形式回到基態(tài)的過程