《有机电子学》word版

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1、第一章：引言1、如何使高分子材料具有导电性？掺杂高分子的导电机制是什么？必须在碳原子之间存在交替的单双建（即Π共轭）结构。掺杂导电的本质是材料分子中的电子被移出（即被氧化）而产生的空穴，或者电子被引入而产生的电子，可在材料介质中沿着分子移动，产生导电性。2.什么是有机材料？所谓的有机材料，通常是指碳、氢、氮、氧几种元素以共价键的形式构成的分子材料，少数还含有卤素、硫和磷等元素。有机材料中分子与分子之间主要是通过范德华力、分子间偶极矩作用等分子间作用力相组合的。3、根据复杂性的不同，将有机材料分类，并对每类材料做简要的说明。有机*一般分为：小分子、

2、聚合物、生物分子。小分子相对分子质量小于100聚合物相对分子质量一般在10000以上。相对分子质量介于小分子和聚合物之间还存在一种大分子有机化合物。小(大)分子具有明确的分子量，是单一物质。根据结构特点又可分为：共轭非共轭分子、含金属元素的有机金属配合物、有明确重复单元的寡聚物、星型化合物、树状物。聚合物也称高分子，是由碳氢氧氮等组成的结构单元为单体，通过多次重复连接而成。一般为混合物，具有分子量分布。固、液、气状态的变化一般不明显生物分子是结构最为复杂的有机物。4、与无机半导体材料相比，简述有机半导体材料的优点。（1）有机材料在可见光区域有很好

3、的吸收特性，消光系数非常大，使得基于这类材料的光检测器以及光伏器件中的活性层可以很薄。因此，通过光激发产生的能量，不必穿越很长的距离就可以被检测或者被收集，这就降低了生产工艺中队材料化学及结构完美性的要求。（2）很多荧光有机染料表现出比其吸收光谱大大红衣的发射光谱，即材料的Stoke位移很大。因此有机电致发光器件中可以几乎没有再吸收损失。再加上有机材料较低的光折射率，使得有机电致发光器件避免了无机发光二极管中的再吸收和光折射损失这两个主要缺点。（3）有机半导体材料中的前沿电子饱和，而非晶无机半导体材料中存在的大量的悬空健。因此在无序有机半导体系中

4、本征缺陷的浓度远远低于非晶无机半导体；（4）有机材料的数量是无限的，材料的光电性质可以通过分子结构剪裁来实现多样化。例如，有机材料的发射光谱可以涵盖整个可见光区域、甚至可以延伸到紫外和近红外区域。（5）有机材料的制备及提纯工艺简单快捷（6）一些有机薄膜的制备可以再室温下，通过廉价的溶液方法制备，具有与柔性相容性较好的特性。5、简述有机半导体和无机半导体的差异（1）结构差异有机半导体是由分子构成的，虽然分子内原子间是以非常强的共价键相结合，但是分子之间的相互作用却主要是较弱的范德华力。相比之下，无机半导体材料是由原子构成，原子之间以工家园相结合。通

5、常的，范德华力健结合能比共价键结合能要小约一个数量级，例如典型的范德华力相互作用能通常小于42KJ/MOL,而无机半导体硅的共价键家和能为318KJ/MOL。其次，有机材料中的范德华力是以1/R6减小，其中R为分子间的距离；而无机半导体中的共价键键能，是以1/Rx下降。这就导致了有机材料中分子之间相互作用弱、能级分立能带较窄；而无机半导体则由于原子之间较强的作用力，容易形成长程有序结构。因而具有较宽的能带和较窄的能隙。（2）激子差异当材料中的电子受到激发而跃迁到较高能级时，材料由基态变为激发态，其中激发态中具有较高能量的电子与材料中的某空穴有一定

6、的束缚关系。高能量的电子和与之有束缚作用的空穴一起组成了激子。有机半导体中的—常产生于分子内或者产生于相邻分子间，分别称为Frenkel激子或者电（CT）激子。这两种激子中，电子和空穴之间的束缚力较强，半径较小；半导体中的激子通常为通过能带之间的跃迁而产生的半径较大，束缚力Wannier激子，忧郁有机材料中能级的分立性、能带的狭窄性、材料的无定形性、以及陷阱和缺陷的普遍性，使得有机半导体中的激子表现出定域扩散长度较短。（3）载流子差异有机半导体中的载流子通常定域在分子内，而无极半导体中的载流子则具有不离域化的特点。因此有机半导体中的载流子歉意率普

7、遍低于无机半导体。在室温下无机半导体的载流子迁移率约为100-10000cm2/Vs，而高度有序的有机半导体中，载流子迁移率的上限为40左右。在其他无序分子体系和高分子中，典型迁移率数值通常在10的-5—10的-3左右。（4）一般物理性质差异有机材料的结构特点，决定了他们通常具有低熔点，告压缩系数、相对柔软、可燃点以及易溶于有机溶剂的特点，这与无机材料很不同，例如，无机半导体通常坚硬，易碎，当处于潮湿、腐蚀等不利于环境时，相对比较稳定。6.简述有机分子内的主要光电过程，请基于轨道能级画出相应的示意图。8、什么是发光过程，请指出舍呢么是荧光和磷光？

8、基于不同的激发方式，列举几种发光过程。发光是指材料吸收某种形式的能量而形成激子（即处于激发态的分子）后，再以电磁辐射的形式回到基态的过程