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1、第一章：引言1、如何何使高分分子材料料具有导导电性？掺杂高高分子的的导电机机制是什什么？必须在碳碳原子之之间存在在交替的的单双建建（即共轭）结结构。掺掺杂导电电的本质质是材料料分子中中的电子子被移出出（即被被氧化）而而产生的的空穴，或或者电子子被引入入而产生生的电子子，可在在材料介介质中沿沿着分子子移动，产产生导电电性。2.什么么是有机机材料？所谓的有有机材料料，通常常是指碳碳、氢、氮氮、氧几几种元素素以共价价键的形形式构成成的分子子材料，少少数还含含有卤素素、硫和和磷等元元素。有有机材料料中分子子与分子子之间主主要是通通过范德德华力、分分子间偶偶极矩作作用等分分子间作作用力相相组合的的。3、
2、根据据复杂性性的不同同，将有有机材料料分类，并并对每类类材料做做简要的的说明。有机*一一般分为为：小分分子、聚聚合物、生生物分子子。小分分子相对对分子质质量小于于1000聚合物物相对分分子质量量一般在在100000以以上。相相对分子子质量介介于小分分子和聚聚合物之之间还存存在一种种大分子子有机化化合物。小(大)分子具具有明确确的分子子量，是是单一物物质。根根据结构构特点又又可分为为：共轭轭非共轭轭分子、含含金属元元素的有有机金属属配合物物、有明明确重复复单元的的寡聚物、星星型化合合物、树树状物。聚合物也也称高分分子，是是由碳氢氢氧氮等等组成的的结构单单元为单单体，通通过多次次重复连连接而成成。
3、一般般为混合合物，具具有分子子量分布布。固、液液、气状状态的变变化一般般不明显显生物分子子是结构构最为复复杂的有有机物。4、与无无机半导导体材料料相比，简简述有机机半导体体材料的的优点。（1）有有机材料料在可见见光区域域有很好好的吸收收特性，消消光系数数非常大大，使得得基于这这类材料料的光检检测器以以及光伏伏器件中中的活性性层可以以很薄。因因此，通通过光激激发产生生的能量量，不必必穿越很很长的距距离就可可以被检检测或者者被收集集，这就就降低了了生产工工艺中队队材料化化学及结结构完美美性的要要求。（2）很很多荧光光有机染染料表现现出比其其吸收光光谱大大大红衣的的发射光光谱，即即材料的的Stook
4、e位位移很大大。因此此有机电电致发光光器件中中可以几几乎没有有再吸收收损失。再再加上有有机材料料较低的的光折射射率，使使得有机机电致发发光器件件避免了了无机发发光二极极管中的的再吸收收和光折折射损失失这两个个主要缺缺点。（3）有有机半导导体材料料中的前前沿电子子饱和，而而非晶无无机半导导体材料料中存在在的大量量的悬空空健。因因此在无无序有机机半导体体系中本本征缺陷陷的浓度度远远低低于非晶晶无机半半导体；（4）有有机材料料的数量量是无限限的，材材料的光光电性质质可以通通过分子子结构剪剪裁来实实现多样样化。例例如，有有机材料料的发射射光谱可可以涵盖盖整个可可见光区区域、甚甚至可以以延伸到到紫外和和
5、近红外外区域。（5）有有机材料料的制备备及提纯纯工艺简简单快捷捷（6）一一些有机机薄膜的的制备可可以再室室温下，通通过廉价价的溶液液方法制制备，具具有与柔柔性相容容性较好好的特性性。5、简述述有机半半导体和和无机半半导体的的差异（1）结结构差异异有机半导导体是由由分子构构成的，虽虽然分子子内原子子间是以以非常强强的共价价键相结结合，但但是分子子之间的的相互作作用却主主要是较较弱的范范德华力力。相比比之下，无无机半导导体材料料是由原原子构成成，原子子之间以以工家园园相结合合。通常常的，范范德华力力健结合合能比共共价键结结合能要要小约一一个数量量级，例例如典型型的范德德华力相相互作用用能通常常小于
6、442KJJ/MOOL,而而无机半半导体硅硅的共价价键家和和能为3318KKJ/MMOL。其其次，有有机材料料中的范范德华力力是以11/R66减小，其其中R为分子子间的距距离；而而无机半半导体中中的共价价键键能能，是以以1/RRx下降。这这就导致致了有机机材料中中分子之之间相互互作用弱弱、能级级分立能能带较窄窄；而无无机半导导体则由由于原子子之间较较强的作作用力，容容易形成成长程有有序结构构。因而而具有较较宽的能能带和较较窄的能能隙。（2）激激子差异异当材料中中的电子子受到激激发而跃跃迁到较较高能级级时，材材料由基基态变为为激发态态，其中中激发态态中具有有较高能能量的电电子与材材料中的的某空穴
7、穴有一定定的束缚缚关系。高能量的的电子和和与之有有束缚作作用的空空穴一起起组成了了激子。有有机半导导体中的的常产生生于分子子内或者者产生于于相邻分分子间，分分别称为为Freenkeel激子子或者电电（CTT）激子子。这两两种激子子中，电电子和空空穴之间间的束缚缚力较强强，半径径较小；半导体体中的激激子通常常为通过过能带之之间的跃跃迁而产产生的半半径较大大，束缚缚力Waanniier激激子，忧忧郁有机机材料中中能级的的分立性性、能带带的狭窄窄性、材材料的无无定形性性、以及及陷阱和和缺陷的的普遍性性，使得得有机半半导体中中的激子子表现出出定域扩扩散长度度较短。（3）载载流子差差异有机半导导体中的的
8、载流子子通常定定域在分分子内，而而无极半半导体中中的载流流子则具具有不离离域化的的特点。因因此有机机半导体体中的载载流子歉歉意率普普遍低于于无机半半导体。在在室温下下无机半半导体的的载流子子迁移率率约为1100-100000ccm2/Vs，而而高度有有序的有有机半导导体中，载载流子迁迁移率的的上限为为40左右右。在其其他无序序分子体体系和高高分子中中，典型型迁移率率数值通通常在110的-510的-3左右右。（4）一一般物理理性质差差异有机材料料的结构构特点，决决定了他他们通常常具有低低熔点，告告压缩系系数、相相对柔软软、可燃燃点以及及易溶于于有机溶溶剂的特特点，这这与无机机材料很很不同，例例如
9、，无无机半导导体通常常坚硬，易易碎，当当处于潮潮湿、腐腐蚀等不不利于环环境时，相相对比较较稳定。6.简述述有机分分子内的的主要光光电过程程，请基基于轨道道能级画画出相应应的示意意图。8、什么么是发光光过程，请请指出舍舍呢么是是荧光和和磷光？基于不不同的激激发方式式，列举举几种发发光过程程。发光是指指材料吸吸收某种种形式的的能量而而形成激激子（即即处于激激发态的的分子）后后，再以以电磁辐辐射的形形式回到到基态的的过程。来来自于单单线态机机子的光光辐射产产生荧光光，而来来自于三三线态激激子的辐辐射产生生磷光。光致发光光、阴极极发光、电电致发光光9、请指指出可见见光所在在的波长长范围通常，有有机材料
10、料的光发发射波长长在可见见光区域域3800-7880nmm10、请请列举基基于有机机活性材材料的几几种光电电子器件件有机场效效应晶体体管、有有机太阳阳能电池池、有机机电致发发光器件件、有机机传感器器、有机机存储器器、有机机激光器器第二章、有机材材料中的的电子结结构和过过程1、 简述固体体材料物物质的几几种成键键方式，并并简单解解释这些些成键方方式固体物质质中主要要的成键键方式包包括离子子键、金金属健、共共价键、分分子健几几种。离离子键主主要是指指正负离离子之间间的长距距离库伦伦吸引力力。以离离子键接接合的固固体通常常熔点高高，比较较易碎，在在低温下下是不导导电的绝绝缘体，而而当高温温熔融时时或
11、者在在溶液状状态时，由由于存在在自由移移动的正正负离子子，这些些离子盐盐就称为为电的良良导体；金属健指指的是正正负电荷荷通过库库伦作用用力相结结合的成成键方式式，但是是金属健健中的负负电荷是是离域的的、可以以自由移移动的电电子，正正电荷离离子为原原子核。由由于存在在大量流流动的电电子，金金属材料料一般具具有导电电性号、反反射率高高、熔点点较高。同同时材料料的-性的的特点。共价键指指的是相相邻原子子之间公公用电子子对的成成键方式式，以之之结合的的固体一一般易碎碎、熔点点较高，本本征导电电性不高高，但掺掺杂导电电性显著著提高。以以上三种种成键，原原子之间间以很强强的键结结合，不不存在独独立分子子。
12、分子子键结合合的材料料中，原原子之间间既包括括分子内内的共价价键，又又包括分分子间的的范德华华力为主主的分子子键，其其柔性好好、熔点点低、导导电性较较差等。2、 什么是电电子轨道道？电子子云？原子核外外电子的的特性通通常用电电子轨道道来描述述，它包包括电子子运动轨轨迹（即即电子云云形状）和和电子能能量（轨轨道能级级）两个个最重要要的内涵涵。院子内的的电子通通常具有有波动性性，服从从测不准准原理。也也就是说说，在分分子、原原子中运运动的电电子没有有传统的的运动轨轨道，而而是行踪踪不定的的按照一一定的几几率在原原子核附附近空间间里出现现。原子子在原子子核周围围出现的的几率的的空间分分布称为为电子云
13、云，它反反映了电电子可能能的运动动空间，也也成为电电子轨道道的形状状。3、 描述碳原原子的三三种杂化化轨道，并并指出其其空间构构型。Sp3杂杂化：一一个2ss电子与与三个22p杂化化，就会会形成ssp3杂杂化。空空间构型型，对称称的四面面体分布布，轨道道之间的的夹角为为1099.5度度。Sp2杂杂化轨道道：一个个2s电子子与两个个2p杂化化。空间间对称的的平面三三角形分分布，能能量相同同的三个个简并轨轨道，夹夹角为1120度度。Sp杂化化：一个个2s电子子与一个个2p电子子杂化，就就会形成成sp杂化化。空间间构型：对称的的直线分分布，轨轨道之间间的夹角角为1880度4.碳原原子与周周围原子子最
14、多可可以形成成几个共共价键？2个碳原原子之间间做多可可以形成成几个键键？4个；33个5.何为为饱和键键？何为为不饱和和键？请请指出二二者的稳稳定性差差异。当游记分分子中含含有派健健时，也也成为不不饱和键键，双健健和三健都是是不饱和和健，相相对的，单健称为饱和键。不饱和键键比较活活泼，易易发生化化学反应应；饱和和键相对对稳定；6、请解解释价电电子、电子、电电子和nn电子。将将其轨道道能量做做大致的的排序。当原子相相互结合合形成共共价键时时，两个个原子之之间共享享的钉子子为价电电子。孤对电子子:例如，由由o、cl、br、i等外层层电子较较多原子子组成的的分子中中，通常常有孤对对电子所所在的轨轨道能
15、量量也较高高，因此此他们有有时也会会参与分分子的各各种光电电性电子子也成为为n电子。一个分子子中各类类电子的的能量顺顺序为：-7、以金金刚、石石墨和富富勒烯为例，阐阐述不同同的化学学键合方方式的材材料性质质差异。金刚石中中的碳是是sp33杂化，原原子之间间完全是是共价键键。碳原原子在正正常轨道道上向空空间扩展展，形成成大分子子。性质质：坚硬硬无比，非非常稳定定，是绝绝缘体。层状石墨墨碳是ssp2杂杂化，层层内原子子之间是是共价键键，存在在派电子子。而层层状的碳碳原子是是以范德德华力结结合的。这这样的建建和方式式，使石石墨既有有较好的的平面性性，又有有良好的的层状结结构，可可以再大大平面内内离域
16、的的派电子子使石墨墨的导电电性较好好，而又又使得石石墨具有有润滑性性；球状富勒勒烯由于存存在sp22轨道可可形成共共轨，因因此有导导电性。但但是富勒勒烯是个个分立的的分子，分分子之间间是范德德华力，与与石墨相相比，富富勒烯中共轭程度远远远小于于石墨，同同时由于于球形弯弯曲的缘缘故，其其共轭性性也远远远没有石石墨好，因因此导电电性低于于石墨，稳稳定性也也比石墨墨低。8、什么么是共轭轭结构？共轭是有有机物中中碳原子子排列的的一种特特定的形形式，在在这种排排列中，单健和双键交替出现，其中来自sp2碳或者sp碳原子轨道的西健将原子结合在一起，而来自杂化pz、py碳原子轨道的派健相互重叠星辰管理与分子轨
17、道（派轨道）。9、什么么是材料料的芳香香性？有机材料料中包括括苯环在在内的这这种换装装平面共共轭氮源源称为芳芳香结构构，具有有芳香结结构的材材料通常常认为具具有芳香香性。10、简简述分子子轨道理理论。述分子轨轨道理论论很多原子子的分子子中存在在大量电电子及原原子轨道道，简并并程度很很高，为为简化处处理多电电子系统统，将分分子中每每个原子子的电子子轨道结结合在一一起考虑虑，形成成分子中中的电子子轨道，由由此发展展为分子子轨道理理论。该该理论认认为：（1.）分子中每个电子的运动是在核和其余电子的平均势场中运动，运动状态可由单电子波函数描述。（2）分子轨道可用原子轨道的线性组合来描述。价键轨道的数目
18、必须守恒。由能量的高低，分子轨道可分为成键轨道和反键轨道。（3）电子根据最低原理和泡利不相容原理排布在分子轨道上。（4）不同原子轨道有效组成分子轨道必须满足能量相近、轨道最大重叠和对称性匹配三个条件。14、请请画出示示意图，表表达同一一分子分分别在气气态、稀稀溶液、晶晶体、非非晶体时时候的吸吸收光谱谱的情况况。15、解解释最高高占据能能级和最最低空置置能级，并并指出他他们与电电子亲和和性、解解离性、导导带、及及及价带的的感谢。3.有机机半导体体中的载载流子通通常定域域在分子子内，而而无机半半导体的的载流子子则具有离离域化的的特点。因因此有机机半导体体中载流流子迁移移率普遍遍低于无无机半导导体。
19、在在室温下下，无机机半导体体的载流流子迁移移率约为为1000-1000000cm/VS,而高度度有序的的有机半半导体中中载流子子迁移率率的上限限为400cm22/Vss左右，在在其他无无序分子子体系和和高分子子中，典典型迁移移率数值值的上限限在100的-5-110的-3左右右。4.一般般物理性性质的差差异有机材料料的结构构特点，决决定了他他们通常常具有低低熔点，告告压缩系系数、相相对柔软软、可燃燃点以及及易溶于于有机溶溶剂的特特点，这这与无机机材料很很不同，例例如，无无机半导导体通常常坚硬，易易碎，当当处于潮潮湿、腐腐蚀等不不利于环环境时，相相对比较较稳定。21、什什么是荧荧光和磷磷光？指指出
20、其寿寿命。电子从SS1到基基态的光光辐射跃跃迁定义义为荧光光过程，所所发出的的光为荧荧光，寿寿命为110的-910的-6秒范范围；类类似的，电电子从TT1到基基态的光光辐射跃跃迁定义义为磷光光过程，所所发出的的光为磷磷光，寿寿命为110的-6到20秒范范围。22、什什么是DDavyydovv能级分分裂？通通过二聚聚体模型型说明：为什么么用相互互垂直的的偏振光光入社单单晶材料料得到的的吸收光光谱，往往往可以以检测到到Davvydoov能级级分裂？在聚集态态的材料料中，忧忧郁激子子与周围围几台分分子相互互作用，产产生了多多种共振振结构，导导致了原原激子的的简并能能级部分分升高、部部分降低低，发生生
21、能级分分裂，这这就是DDavyydovv能级分分裂。有机分子子的Daavyddov能能级过程程，可产产生光学学跃迁偏偏振现象象；着是是允许光光跃迁情情形下的的跃迁偶偶极矩（transition dipole moment，M）决定的。对于单体子12，其S0-S1跃迁偶极矩可以表示为：36将将材料根根据导电电性的不不同进行行分类，每一类的能隙特点？根据到点点性的不不同，可可将材料料分为导导体coonduuctoor，半半导体ssemccondducttor、绝绝缘体iinsuulattor、超超导体ssupeercoonduuctoor四类类。从能能隙理论论角度，能能隙大于于5evv的材料料通常为为绝缘体体，能隙隙在0.1-00.3eev范围围的材料料通常为为半导体体，导体体中能隙隙比较模模糊。37.下下图是nn-型掺掺杂半导导体的截截流子密密度和能能级随温温度的变变化曲线线，分别别对载流流子密度度能级与与温度的的关系加加以讨论论。