低维分子材料与器件9787030716590

胡文平，天津大学教授，中国科学院“百人计划”入选者，教育部“长江学者”特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者。1993年本科毕业于湖南大学化学化工系，1996年在中国科学院金属研究所获得硕士学位，1999年在中国科学院化学研究所获得博士学位。同年，在日本学术振兴会（JSPS）的资助下，赴日本大阪大学太阳能化学研究中心工作；2001年，在德国洪堡基金的资助下赴德国斯图加特大学物理研究所工作；2003年4月加入日本电信电话株式会社（NTT），同年9月底入选中国科学院”百人计划“归国，入职中国科学院化学研究所。现任天津大学常务副校长。 主要从事有机半导体材料与场效应器件的研究，在新型有机高分子半导体材料的设计合成、有机半导体晶体、有机场效应晶体管和有机电路方面开展了系统的创新研究，在Nature及其子刊、Science及其子刊、Adh. Mater、J.Am.Chem.Soc.、Angew.Chem.Int.Ed.、Phys.Rey:Ler.等期刊上发表SCl论文600余篇，被SCI引用4万余次（H因子为98）。以完成.人先后获国家自然科学奖二等奖、天津市自然科学奖一等奖，以及国家自然科学基金委员会创新研究群体项目学术带头人等诸多荣誉。

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