低维分子材料与器件

目录

总序

前言

第1章　绪论　1

1.1　低维分子材料　1

1.1.1　一维有机单晶　1

1.1.2　二维有机晶体　2

1.1.3　低维共轭高分子　2

1.1.4　低维共轭配位配合物　3

1.1.5　单分子层材料　4

1.2　基于低维分子材料的器件　4

1.2.1　光探测器件　4

1.2.2　太阳能电池　6

1.2.3　场效应晶体管　6

1.2.4　传感器　7

1.3　总结与展望　7

参考文献　7

第2章　分子材料的设计合成　9

2.1　概述　9

2.2　堆积结构、分子结构与组装形貌　9

2.2.1　堆积结构　9

2.2.2　线型分子　10

2.2.3　柱状分子　14

2.2.4　碗状分子　14

2.3　场效应材料的设计合成　16

2.3.1　设计策略　16

2.3.2　分类及合成　17

2.3.3　总结与展望　42

2.4　发光材料的设计合成　43

2.4.1　设计策略　43

2.4.2　分类及合成　43

2.4.3　总结与展望　59

2.5　光伏材料的设计合成　60

2.5.1　设计策略　60

2.5.2　分类及合成　60

2.5.3　总结与展望　74

参考文献　75

第3章　一维有机半导体晶体　86

3.1　概述　86

3.2　一维有机半导体晶体的生长方法　87

3.2.1　溶液法　87

3.2.2　气相法　99

3.3　一维有机半导体晶体的应用概述　102

3.3.1　有机单晶场效应晶体管　103

3.3.2　有机单晶光敏开关和光控晶体管　104

3.3.3　有机单晶光子器件　105

3.3.4　有机单晶存储器　105

3.3.5　有机单晶电路　105

3.3.6　有机单晶太阳能器件　106

3.3.7　有机单晶自旋器件　106

3.3.8　有机单晶电池　107

3.3.9　有机单晶激光材料　107

3.3.10　有机单晶传感器　108

3.4　总结与展望　108

参考文献　109

第4章　二维有机半导体晶体　115

4.1　概述　115

4.2　生长动力学　116

4.3　制备策略　117

4.3.1　自组装　117

4.3.2　受控组装　122

4.3.3　外延法　126

4.3.4　机械剥离法　130

4.4　结构特点及应用　131

4.4.1　有机场效应晶体管　131

4.4.2　有机光电探测器　140

4.4.3　化学传感器　144

4.5　总结与展望　149

参考文献　149

第5章　低维有机共晶材料　154

5.1　概述　154

5.2　共晶构建的影响因素与组装模式　155

5.2.1　共晶构建的影响因素　156

5.2.2　共晶组装模式　163

5.3　低维共晶的制备策略　164

5.3.1　溶液自组装　164

5.3.2　物理气相传输法　167

5.3.3　固相法　168

5.4　低维共晶的物化性质及应用　169

5.4.1　电学性能　169

5.4.2　光学性能　173

5.4.3　光电转换—太阳能电池、光响应器件　177

5.4.4　光热转换—光热探测与成像　179

5.4.5　刺激形变　180

5.4.6　其他　183

5.5　总结与展望　185

参考文献　185

第6章　低维共轭高分子晶态材料　192

6.1　概述　192

6.2　制备方法　193

6.2.1　一维共轭高分子晶态材料制备方法　194

6.2.2　二维共轭高分子晶态材料制备方法　199

6.3　低维共轭高分子晶态材料的重要进展　203

6.3.1　一维共轭高分子晶态材料　203

6.3.2　二维共轭高分子晶态材料　215

6.4　低维共轭高分子晶态材料应用研究　218

6.5　总结与展望　224

参考文献　224

第7章　低维共轭配位聚合物材料　231

7.1　概述　231

7.2　低维共轭配位聚合物材料的结构特性　232

7.2.1　低维共轭配位聚合物材料的化学结构　232

7.2.2　低维共轭配位聚合物材料的堆积结构　241

7.3　低维共轭配位聚合物材料的合成方法　242

7.3.1　界面生长法　243

7.3.2　溶剂热法　247

7.4　低维共轭配位聚合物材料的潜在应用　249

7.4.1　半导体材料与器件　252

7.4.2　超导体与金属特性　253

7.4.3　自旋电子学　254

7.4.4　能源存储与转换　256

7.4.5　吸附、分离与传感　265

7.5　总结与展望　268

参考文献　269

第8章　低维分子材料发光和光探测器件　277

8.1　概述　277

8.2　低维分子材料发光器件　278

8.2.1　工作机理　278

8.2.2　主要参数　280

8.2.3　低维分子材料发光二极管　282

8.2.4　低维分子材料发光晶体管　289

8.3　低维分子材料光探测器件　294

8.3.1　工作机理　294

8.3.2　主要参数　296

8.3.3　低维分子材料光电二极管　297

8.3.4　低维分子材料光电晶体管　303

8.4　总结与展望　306

参考文献　307

第9章　低维分子材料光伏器件　314

9.1　概述　314

9.2　有机光伏器件中光电转换效率的影响因素　317

9.2.1　开路电压的影响因素　318

9.2.2　短路电流的影响因素　323

9.2.3　填充因子的影响因素　324

9.3　有机光伏器件的构型　326

9.3.1　给受体双层异质结器件　327

9.3.2　本体异质结器件　327

9.3.3　单组分结构器件　328

9.4　低维分子材料光伏器件的制备与发展现状　330

9.4.1　基于给受体双层异质结的低维光伏器件的活性层生长　330

9.4.2　基于给受体共晶结构的低维光伏器件的活性层生长　331

9.4.3　基于低维分子材料的光伏器件的构建及相关性能的研究　333

9.5　总结与展望　338

参考文献　339

第10章　低维分子材料场效应器件　343

10.1　概述　343

10.2　器件结构和制备技术　343

10.2.1　低维分子材料场效应器件的基本结构　343

10.2.2　绝缘层的制备　344

10.2.3　电极的制备方法　347

10.2.4　器件中低维分子材料的制备和转移方法　350

10.3　器件性能　354

10.3.1　场效应器件性能的影响因素　354

10.3.2　一维分子材料场效应器件性能　357

10.3.3　二维分子材料场效应器件性能　366

10.4　低维分子材料场效应器件的集成和电路　373

10.4.1　基于光刻技术的器件集成和电路　374

10.4.2　基于掩模蒸镀技术的器件集成和电路　375

10.4.3　其他器件集成技术　376

10.5　总结与展望　377

参考文献　378

第11章　低维分子材料传感器件　383

11.1　概述　383

11.2　传感器件介绍　384

11.2.1　传感器件基本参数　384

11.2.2　传感器件构型与基本原理　386

11.2.3　低维分子传感材料　388

11.2.4　传感器件制备技术　395

11.2.5　传感性能优化策略　396

11.2.6　传感器件应用领域　396

11.3　低维分子材料化学传感器件　397

11.3.1　气体传感器　397

11.3.2　湿度传感器　402

11.3.3　离子传感器　404

11.4　低维分子材料物理传感器件　406

11.4.1　压力传感器　407

11.4.2　温度传感器　411

11.5　总结与展望　420

参考文献　421

第12章　有机激光材料与器件　428

12.1　概述　428

12.2　有机激光微腔的可控制备　430

12.2.1　有机纳米线—FP微腔　431

12.2.2　有机纳米盘或微半球等—WGM微腔　434

12.3　有机激光材料的能级结构和激发态过程　440

12.3.1　基于准四能级结构的有机微纳激光器　440

12.3.2　基于有机激发态分子内质子转移过程的波长可切换激光器　441

12.3.3　基于激基缔合物发光的波长可切换激光器　442

12.3.4　基于分子内电荷转移过程控制的宽谱可调激光器　443

12.4　基于复合结构的有机微纳激光器　445

12.4.1　轴向耦合有机纳米线谐振腔的双色单模激光器　445

12.4.2　基于线盘耦合结构的激光方向性输出　445

12.4.3　基于有机/金属异质结的激光亚波长输出　447

12.5　有机微纳激光器的应用　448

12.5.1　化学传感器　448

12.5.2　生物激光器　449

12.5.3　光子学集成回路　451

12.6　总结与展望　452

参考文献　453

第13章　单分子层电学器件的构筑与应用　458

13.1　概述　458

13.2　自组装单分子层　458

13.2.1　在金属基底上形成SAM　459

13.2.2　在硅基底上形成SAM　464

13.2.3　在氧化物基底上形成SAM　466

13.2.4　锚定基团　466

13.3　Langmuir-Blodgett技术　469

13.4　分子器件顶电极的制备　470

13.4.1　直接沉积金属顶电极　470

13.4.2　间接蒸发金属顶电极　471

13.5　高质量分子器件的制备　473

13.5.1　剥离漂浮法　473

13.5.2　交叉结法　474

13.5.3　转移印刷法　475

13.5.4　液态金属接触　477

13.5.5　缓冲层间结　479

13.5.6　石墨烯作为顶电极　481

13.6　功能性分子电子器件的*近进展　485

13.7　总结与展望　490

参考文献　491

关键词索引　499