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上卷1

第1章 有机功能分子（π共轭分子）的设计和合成1

1.1 稠环芳烃1

1.1.1 一维线型多并苯类化合物1

1.1.2 纳米石墨烯分子4

1.1.3 曲面稠环芳烃分子17

1.2 含有杂原子的共轭体系25

1.2.1 含有硫族元素的共轭体系26

1.2.2 含有氮族元素的共轭体系40

1.3 电子给体-受体功能分子45

1.4 小结45

参考文献45

第2章 有机共轭材料中的载流子传输理论57

2.1 引言57

2.1.1 有机半导体中的电荷传输理论简介57

2.1.2 影响迁移率的因素60

2.2 局域跳跃机制下理论预测载流子迁移率62

2.2.1 电荷转移速率理论：从经典到量子63

2.2.2 电荷扩散模拟64

2.2.3 电荷传输参数的计算65

2.2.4 基于经典速率公式和近似扩散系数的研究69

2.2.5 分子尺度以及晶体结构对迁移率的影响73

2.2.6 高迁移率的分子设计思路76

2.2.7 量子核隧穿效应以及超越微扰论77

2.3 小极化子机制：基于Holstein-Peierls模型的第一性描述80

2.3.1 萘单晶的Holstein-Peierls模型81

2.3.2 分子内及分子间振动的地位82

2.3.3 温度和压强效应82

2.4 总结与展望84

参考文献85

第3章 有机纳米和分子器件物理与研究方法90

3.1 引言90

3.2 载流子91

3.3 有机纳米和分子器件中的两种物理现象93

3.3.1 库仑阻塞与库仑台阶93

3.3.2 近藤效应95

3.4 分子器件的研究方法97

3.4.1 LB膜技术97

3.4.2 扫描隧道显微镜技术98

3.4.3 纳米间隙电极101

3.4.4 其他方法104

3.5 总结与展望106

参考文献106

第4章 碳纳米管109

4.1 碳纳米管简介109

4.2 碳纳米管的结构与性质111

4.2.1 碳纳米管的几何结构111

4.2.2 单壁碳纳米管的布里渊区114

4.2.3 碳纳米管的性质116

4.3 碳纳米管的制备118

4.3.1 单壁碳纳米管的制备119

4.3.2 阵列多壁碳纳米管制备122

4.4 碳纳米管的化学124

4.4.1 碳纳米管的共价化学124

4.4.2 碳纳米管的非共价化学131

4.4.3 碳纳米管的管内填充135

4.4.4 碳纳米管的化学组装与自组装137

4.5 碳纳米管的应用142

4.5.1 碳纳米管场效应晶体管（CNTFET）142

4.5.2 碳纳米管传感器146

4.5.3 碳纳米管在锂离子电池中的应用149

4.5.4 碳纳米管在生物医学中的应用152

4.6 存在问题与发展趋势156

参考文献158

第5章 石墨烯172

5.1 简介172

5.1.1 石墨烯的结构与物理性质172

5.1.2 石墨烯的化学性质175

5.1.3 石墨烯的制备179

5.2 影响石墨烯场效应晶体管性能的因素181

5.2.1 衬底184

5.2.2 石墨烯与金属电极的接触187

5.2.3 晶界对石墨烯性质的影响194

5.2.4 大面积单晶石墨烯的制备207

5.2.5 石墨烯的转移227

5.3 石墨烯电学性能的调控229

5.3.1 石墨烯的p型掺杂230

5.3.2 石墨烯的n型掺杂232

5.3.3 石墨烯的带隙调控235

5.4 总结与展望236

参考文献237

第6章 有机单分子器件262

6.1 引言262

6.2 基于金属电极的单分子器件263

6.2.1 金属电极对的制备方法263

6.2.2 双电极单分子器件267

6.2.3 三电极单分子器件271

6.2.4 复合器件274

6.3 碳基电极的单分子器件277

6.3.1 碳纳米管电极对制备法277

6.3.2 新一代的碳基单分子晶体管279

6.3.3 单分子层晶体管285

6.3.4 第二代石墨烯基的单分子器件288

6.4 单分子逻辑器件289

6.4.1 分子开关290

6.4.2 单分子处理器295

6.4.3 单分子环振荡器297

6.5 挑战和机遇299

参考文献300

第7章 有机光电高密度信息存储材料和器件313

7.1 引言313

7.2 高密度电信息存储314

7.2.1 高密度电信息存储材料研究进展314

7.2.2 高密度电信息存储技术研究进展324

7.3 高密度光信息存储327

7.3.1 高密度光信息存储材料327

7.3.2 高密度光存储技术337

7.4 多功能存储342

7.4.1 多位信息存储342

7.4.2 多模式存储346

7.5 光电高密度信息存储发展展望352

参考文献353

第8章 有机发光二极管362

8.1 引言362

8.2 有机发光二极管的基础知识363

8.2.1 有机发光二极管的发展历程363

8.2.2 有机发光二极管的结构364

8.2.3 有机发光二极管的应用简介367

8.2.4 有机发光二极管的制备369

8.2.5 有机发光二极管的基础物理371

8.2.6 有机发光二极管的性能指标374

8.3 有机发光二极管在材料和器件研究方面的新进展376

8.3.1 红光材料376

8.3.2 绿光材料387

8.3.3 蓝光材料390

8.3.4 白光材料397

8.3.5 紫外光和红外光材料401

8.3.6 热活化延迟荧光材料402

8.3.7 载流子传输、阻挡材料406

8.3.8 荧光和磷光主体材料413

8.3.9 白光器件417

8.3.10 改善载流子的注入418

8.3.11 改善载流子的传输419

8.3.12 增加出射光的外耦合效率420

8.3.13 有机发光二极管的颜色调节422

8.3.14 改善有机发光二极管的对比度424

8.3.15 提高有机发光二极管的寿命424

8.4 总结与展望425

参考文献427

第9章 有机太阳能电池446

9.1 引言446

9.2 聚合物太阳能电池447

9.2.1 基本原理447

9.2.2 性能参数447

9.2.3 分类449

9.2.4 有机光伏材料452

9.3 染料敏化纳晶太阳能电池457

9.3.1 染料敏化电池研究起源457

9.3.2 电池结构与工作原理458

9.3.3 提高电池光电流460

9.3.4 提高电池光电压463

9.3.5 提高电池填充因子465

9.3.6 提高电池稳定性467

9.3.7 其他类型太阳能电池473

参考文献474

索引481

下卷487

第10章 有机场效应晶体管487

10.1 有机场效应晶体管简介487

10.2 OFETs基本原理487

10.2.1 OFETs的结构487

10.2.2 OFETs工作原理488

10.2.3 OFETs的分类490

10.2.4 OFETs的性能491

10.2.5 有机半导体材料494

10.2.6 OFETs的介电层505

10.2.7 OFETs的电极材料513

10.2.8 OFETs的制备技术515

10.2.9 影响OFETs性能的因素519

10.2.10 OFETs的应用523

10.3 总结与展望528

参考文献530

第11章 有机微／纳场效应晶体管541

11.1 有机半导体微／纳结构的制备541

11.1.1 气相法541

11.1.2 液相法545

11.1.3 其他方法556

11.2 有机微／纳场效应晶体管的结构560

11.3 有机微／纳场效应晶体管的制备562

11.3.1 有机微／纳结构的转移562

11.3.2 有机半导体微／纳晶体场效应晶体管电极制备566

11.4 有机微／纳场效应晶体管的性能572

11.5 有机微／纳场效应晶体管的应用577

11.6 总结与展望580

参考文献580

第12章 有机光导体及应用586

12.1 背景介绍586

12.1.1 静电照相技术的历史586

12.1.2 静电照相过程简介587

12.1.3 静电照相的原理587

12.2 有机光导体589

12.3 有机光导材料590

12.3.1 酞菁颜料592

12.3.2 偶氮颜料595

12.3.3 方酸类颜料596

12.3.4 苝系颜料596

12.3.5 电荷转移复合物597

12.4 有机光导材料的光导机理597

12.4.1 光生机理的定义和模型597

12.4.2 光诱导电子转移反应598

12.5 纳米有机光导材料599

12.6 机会与前景600

参考文献601

第13章 分子磁性材料与器件605

13.1 物质磁性的基本知识606

13.1.1 物质的磁性606

13.1.2 居里-外斯定律607

13.1.3 磁体609

13.2 三维磁体611

13.2.1 分子基三维磁体的发现611

13.2.2 氰基桥联分子基磁体614

13.2.3 叠氮根桥联的分子基磁体617

13.2.4 含有其他桥联配体的三维磁体617

13.3 高低自旋转换分子材料619

13.3.1 热致自旋转换化合物620

13.3.2 光致自旋转换化合物623

13.4 单分子磁体和单链磁体628

13.4.1 单分子磁体629

13.4.2 单链磁体640

13.5 手性分子磁体647

13.5.1 具有手性结构的氧氮自由基桥联分子磁体648

13.5.2 具有手性结构的叠氮桥联分子磁体648

13.5.3 具有手性结构的氰基桥联分子磁体650

13.5.4 具有手性结构的羧酸桥联分子磁体653

参考文献653

第14章 有机非线性光学材料662

14.1 非线性光学简介662

14.2 有机二阶非线性光学发色团663

14.2.1 有机二阶非线性光学发色团发展历史及相关理论664

14.2.2 兼具大的非线性光学性能和良好光学透明性的有机二阶非线性光学发色团666

14.3 有机二阶非线性光学高分子672

14.3.1 线型有机二阶非线性光学高分子673

14.3.2 二阶非线性光学树状高分子678

14.3.3 二阶非线性光学超枝化高分子689

14.4 有机三阶非线性光学材料693

14.5 展望697

参考文献698

第15章 生物分子纳米机器707

15.1 核酸分子机器707

15.1.1 核酸发现简史707

15.1.2 核酸分子机器的类型708

15.1.3 环境因素调控的DNA分子机器714

15.1.4 DNA分子机器的应用720

15.2 蛋白质分子机器725

15.2.1 旋转式蛋白质马达726

15.2.2 直线运动的蛋白质马达728

15.3 展望733

参考文献734

第16章 有机纳米材料与分子传感体系737

16.1 概述737

16.1.1 有机纳米材料737

16.1.2 化学生物传感器737

16.2 分子传感体系739

16.2.1 基于主客体超分子化学的分子传感体系739

16.2.2 基于共轭聚合物的分子传感体系761

16.2.3 基于生物大分子的分子传感体系796

16.3 展望804

参考文献804

第17章 有机半导体激光815

17.1 引言815

17.2 有机半导体激光的基本原理816

17.2.1 激光器的构造以及激光的特性816

17.2.2 自发发射、受激发射与受激吸收816

17.2.3 光的放大818

17.3 有机半导体发光材料受激发射的研究方法820

17.3.1 瞬态泵浦探测光谱研究820

17.3.2 放大自发射研究822

17.4 有机半导体激光的材料体系和谐振腔结构824

17.4.1 有机半导体激光的材料体系824

17.4.2 有机半导体激光的谐振腔结构827

17.5 有机晶体激光830

17.5.1 有机晶体的发光效率与分子堆积模式的关系831

17.5.2 几种具有高发光效率的有机晶体的放大自发射和激光833

17.6 有机电泵浦激光研究进展838

17.6.1 有机电泵浦激光838

17.6.2 间接电泵浦有机激光842

17.7 总结与展望843

参考文献844

附录 缩略语850

索引860