版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、.第一章:引言1、如何使高分子材料具有導(dǎo)電性?摻雜高分子的導(dǎo)電機(jī)制是什么?必須在碳原子之間存在交替的單雙建(即共軛)結(jié)構(gòu)。摻雜導(dǎo)電的本質(zhì)是材料分子中的電子被移出(即被氧化)而產(chǎn)生的空穴,或者電子被引入而產(chǎn)生的電子,可在材料介質(zhì)中沿著分子移動(dòng),產(chǎn)生導(dǎo)電性。2.什么是有機(jī)材料?所謂的有機(jī)材料,通常是指碳、氫、氮、氧幾種元素以共價(jià)鍵的形式構(gòu)成的分子材料,少數(shù)還含有鹵素、硫和磷等元素。有機(jī)材料中分子與分子之間主要是通過(guò)范德華力、分子間偶極矩作用等分子間作用力相組合的。3、根據(jù)復(fù)雜性的不同,將有機(jī)材料分類,并對(duì)每類材料做簡(jiǎn)要的說(shuō)明。 有機(jī)*一般分為:小分子、聚合物、生物分子。小分子相對(duì)分子質(zhì)量小于100
2、聚合物相對(duì)分子質(zhì)量一般在10000以上。相對(duì)分子質(zhì)量介于小分子和聚合物之間還存在一種大分子有機(jī)化合物。 小(大)分子具有明確的分子量,是單一物質(zhì)。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為:共軛非共軛分子、含金屬元素的有機(jī)金屬配合物、有明確重復(fù)單元的寡聚物、星型化合物、樹(shù)狀物。 聚合物也稱高分子,是由碳?xì)溲醯冉M成的結(jié)構(gòu)單元為單體,通過(guò)多次重復(fù)連接而成。一般為混合物,具有分子量分布。固、液、氣狀態(tài)的變化一般不明顯 生物分子是結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的有機(jī)物。4、與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料相比,簡(jiǎn)述有機(jī)半導(dǎo)體材料的優(yōu)點(diǎn)。(1)有機(jī)材料在可見(jiàn)光區(qū)域有很好的吸收特性,消光系數(shù)非常大,使得基于這類材料的光檢測(cè)器以及光伏器件中的活性層可以很薄。因
3、此,通過(guò)光激發(fā)產(chǎn)生的能量,不必穿越很長(zhǎng)的距離就可以被檢測(cè)或者被收集,這就降低了生產(chǎn)工藝中隊(duì)材料化學(xué)及結(jié)構(gòu)完美性的要求。(2)很多熒光有機(jī)染料表現(xiàn)出比其吸收光譜大大紅衣的發(fā)射光譜,即材料的Stoke位移很大。因此有機(jī)電致發(fā)光器件中可以幾乎沒(méi)有再吸收損失。再加上有機(jī)材料較低的光折射率,使得有機(jī)電致發(fā)光器件避免了無(wú)機(jī)發(fā)光二極管中的再吸收和光折射損失這兩個(gè)主要缺點(diǎn)。(3)有機(jī)半導(dǎo)體材料中的前沿電子飽和,而非晶無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料中存在的大量的懸空健。因此在無(wú)序有機(jī)半導(dǎo)體系中本征缺陷的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于非晶無(wú)機(jī)半導(dǎo)體;(4)有機(jī)材料的數(shù)量是無(wú)限的,材料的光電性質(zhì)可以通過(guò)分子結(jié)構(gòu)剪裁來(lái)實(shí)現(xiàn)多樣化。例如,有機(jī)材料的發(fā)射
4、光譜可以涵蓋整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)域、甚至可以延伸到紫外和近紅外區(qū)域。(5)有機(jī)材料的制備及提純工藝簡(jiǎn)單快捷(6)一些有機(jī)薄膜的制備可以再室溫下,通過(guò)廉價(jià)的溶液方法制備,具有與柔性相容性較好的特性。5、簡(jiǎn)述有機(jī)半導(dǎo)體和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的差異(1)結(jié)構(gòu)差異有機(jī)半導(dǎo)體是由分子構(gòu)成的,雖然分子內(nèi)原子間是以非常強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合,但是分子之間的相互作用卻主要是較弱的范德華力。相比之下,無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料是由原子構(gòu)成,原子之間以工家園相結(jié)合。通常的,范德華力健結(jié)合能比共價(jià)鍵結(jié)合能要小約一個(gè)數(shù)量級(jí),例如典型的范德華力相互作用能通常小于42KJ/MOL,而無(wú)機(jī)半導(dǎo)體硅的共價(jià)鍵家和能為318KJ/MOL。其次,有機(jī)材料中的范德華力
5、是以1/R6減小,其中R為分子間的距離;而無(wú)機(jī)半導(dǎo)體中的共價(jià)鍵鍵能,是以1/Rx下降。這就導(dǎo)致了有機(jī)材料中分子之間相互作用弱、能級(jí)分立能帶較窄;而無(wú)機(jī)半導(dǎo)體則由于原子之間較強(qiáng)的作用力,容易形成長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)。因而具有較寬的能帶和較窄的能隙。(2)激子差異當(dāng)材料中的電子受到激發(fā)而躍遷到較高能級(jí)時(shí),材料由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),其中激發(fā)態(tài)中具有較高能量的電子與材料中的某空穴有一定的束縛關(guān)系。高能量的電子和與之有束縛作用的空穴一起組成了激子。有機(jī)半導(dǎo)體中的常產(chǎn)生于分子內(nèi)或者產(chǎn)生于相鄰分子間,分別稱為Frenkel激子或者電(CT)激子。這兩種激子中,電子和空穴之間的束縛力較強(qiáng),半徑較小;半導(dǎo)體中的激子通常為通
6、過(guò)能帶之間的躍遷而產(chǎn)生的半徑較大,束縛力Wannier激子,憂郁有機(jī)材料中能級(jí)的分立性、能帶的狹窄性、材料的無(wú)定形性、以及陷阱和缺陷的普遍性,使得有機(jī)半導(dǎo)體中的激子表現(xiàn)出定域擴(kuò)散長(zhǎng)度較短。(3)載流子差異有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子通常定域在分子內(nèi),而無(wú)極半導(dǎo)體中的載流子則具有不離域化的特點(diǎn)。因此有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子歉意率普遍低于無(wú)機(jī)半導(dǎo)體。在室溫下無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的載流子遷移率約為100-10000cm2/Vs,而高度有序的有機(jī)半導(dǎo)體中,載流子遷移率的上限為40左右。在其他無(wú)序分子體系和高分子中,典型遷移率數(shù)值通常在10的-510的-3左右。(4)一般物理性質(zhì)差異有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),決定了他們通常具有低熔
7、點(diǎn),告壓縮系數(shù)、相對(duì)柔軟、可燃點(diǎn)以及易溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn),這與無(wú)機(jī)材料很不同,例如,無(wú)機(jī)半導(dǎo)體通常堅(jiān)硬,易碎,當(dāng)處于潮濕、腐蝕等不利于環(huán)境時(shí),相對(duì)比較穩(wěn)定。6.簡(jiǎn)述有機(jī)分子內(nèi)的主要光電過(guò)程,請(qǐng)基于軌道能級(jí)畫(huà)出相應(yīng)的示意圖。8、什么是發(fā)光過(guò)程,請(qǐng)指出舍呢么是熒光和磷光?基于不同的激發(fā)方式,列舉幾種發(fā)光過(guò)程。發(fā)光是指材料吸收某種形式的能量而形成激子(即處于激發(fā)態(tài)的分子)后,再以電磁輻射的形式回到基態(tài)的過(guò)程。來(lái)自于單線態(tài)機(jī)子的光輻射產(chǎn)生熒光,而來(lái)自于三線態(tài)激子的輻射產(chǎn)生磷光。光致發(fā)光、陰極發(fā)光、電致發(fā)光9、請(qǐng)指出可見(jiàn)光所在的波長(zhǎng)范圍通常,有機(jī)材料的光發(fā)射波長(zhǎng)在可見(jiàn)光區(qū)域380-780nm10、請(qǐng)列舉
8、基于有機(jī)活性材料的幾種光電子器件有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)傳感器、有機(jī)存儲(chǔ)器、有機(jī)激光器第二章、有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)和過(guò)程1、 簡(jiǎn)述固體材料物質(zhì)的幾種成鍵方式,并簡(jiǎn)單解釋這些成鍵方式固體物質(zhì)中主要的成鍵方式包括離子鍵、金屬健、共價(jià)鍵、分子健幾種。離子鍵主要是指正負(fù)離子之間的長(zhǎng)距離庫(kù)倫吸引力。以離子鍵接合的固體通常熔點(diǎn)高,比較易碎,在低溫下是不導(dǎo)電的絕緣體,而當(dāng)高溫熔融時(shí)或者在溶液狀態(tài)時(shí),由于存在自由移動(dòng)的正負(fù)離子,這些離子鹽就稱為電的良導(dǎo)體;金屬健指的是正負(fù)電荷通過(guò)庫(kù)倫作用力相結(jié)合的成鍵方式,但是金屬健中的負(fù)電荷是離域的、可以自由移動(dòng)的電子,正電荷離子為原子核。由
9、于存在大量流動(dòng)的電子,金屬材料一般具有導(dǎo)電性號(hào)、反射率高、熔點(diǎn)較高。同時(shí)材料的-性的特點(diǎn)。共價(jià)鍵指的是相鄰原子之間公用電子對(duì)的成鍵方式,以之結(jié)合的固體一般易碎、熔點(diǎn)較高,本征導(dǎo)電性不高,但摻雜導(dǎo)電性顯著提高。以上三種成鍵,原子之間以很強(qiáng)的鍵結(jié)合,不存在獨(dú)立分子。分子鍵結(jié)合的材料中,原子之間既包括分子內(nèi)的共價(jià)鍵,又包括分子間的范德華力為主的分子鍵,其柔性好、熔點(diǎn)低、導(dǎo)電性較差等。2、 什么是電子軌道?電子云?原子核外電子的特性通常用電子 軌道來(lái)描述,它包括電子運(yùn)動(dòng)軌跡(即電子云形狀)和電子能量(軌道能級(jí))兩個(gè)最重要的內(nèi)涵。院子內(nèi)的電子通常具有波動(dòng)性,服從測(cè)不準(zhǔn)原理。也就是說(shuō),在分子、原子中運(yùn)動(dòng)的
10、電子沒(méi)有傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌道,而是行蹤不定的按照一定的幾率在原子核附近空間里出現(xiàn)。原子在原子核周?chē)霈F(xiàn)的幾率的空間分布稱為電子云,它反映了電子可能的運(yùn)動(dòng)空間,也成為電子軌道的形狀。3、 描述碳原子的三種雜化軌道,并指出其空間構(gòu)型。Sp3雜化:一個(gè)2s電子與三個(gè)2p雜化,就會(huì)形成sp3雜化??臻g構(gòu)型,對(duì)稱的四面體分布,軌道之間的夾角為109.5度。Sp2雜化軌道:一個(gè)2s電子與兩個(gè)2p雜化??臻g對(duì)稱的平面三角形分布,能量相同的三個(gè)簡(jiǎn)并軌道,夾角為120度。Sp雜化:一個(gè)2s電子與一個(gè)2p電子雜化,就會(huì)形成sp雜化??臻g構(gòu)型:對(duì)稱的直線分布,軌道之間的夾角為180度4.碳原子與周?chē)幼疃嗫梢孕纬蓭讉€(gè)共
11、價(jià)鍵?2個(gè)碳原子之間做多可以形成幾個(gè)鍵?4個(gè);3個(gè)5.何為飽和鍵?何為不飽和鍵?請(qǐng)指出二者的穩(wěn)定性差異。當(dāng)游記分子中含有派健時(shí),也成為不飽和鍵,雙健和三健都是不飽和健,相對(duì)的,單健稱為飽和鍵。不飽和鍵比較活潑,易發(fā)生化學(xué)反應(yīng);飽和鍵相對(duì)穩(wěn)定;6、請(qǐng)解釋價(jià)電子、電子、電子和n電子。將其軌道能量做大致的排序。當(dāng)原子相互結(jié)合形成共價(jià)鍵時(shí),兩個(gè)原子之間共享的釘子為價(jià)電子。孤對(duì)電子:例如,由o、cl、br、i等外層電子較多原子組成的分子中,通常有孤對(duì)電子所在的軌道能量也較高,因此他們有時(shí)也會(huì)參與分子的各種光電性電子也成為n電子。一個(gè)分子中各類電子的能量順序?yàn)椋?7、以金剛、石墨和富勒烯為例,闡述不同的化
12、學(xué)鍵合方式的材料性質(zhì)差異。金剛石中的碳是sp3雜化,原子之間完全是共價(jià)鍵。碳原子在正常軌道上向空間擴(kuò)展,形成大分子。性質(zhì):堅(jiān)硬無(wú)比,非常穩(wěn)定,是絕緣體。層狀石墨碳是sp2雜化,層內(nèi)原子之間是共價(jià)鍵,存在派電子。而層狀的碳原子是以范德華力結(jié)合的。這樣的建和方式,使石墨既有較好的平面性,又有良好的層狀結(jié)構(gòu),可以再大平面內(nèi)離域的派電子使石墨的導(dǎo)電性較好,而又使得石墨具有潤(rùn)滑性;球狀富勒烯由于存在sp2軌道可形成共軌,因此有導(dǎo)電性。但是富勒烯是個(gè)分立的分子,分子之間是范德華力,與石墨相比,富勒烯中共軛程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于石墨,同時(shí)由于球形彎曲的緣故,其共軛性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有石墨好,因此導(dǎo)電性低于石墨,穩(wěn)定性也比石墨
13、低。8、什么是共軛結(jié)構(gòu)?共軛是有機(jī)物中碳原子排列的一種特定的形式,在這種排列中,單健和雙鍵交替出現(xiàn),其中來(lái)自sp2碳或者sp碳原子軌道的西健將原子結(jié)合在一起,而來(lái)自雜化pz、py碳原子軌道的派健相互重疊星辰管理與分子軌道(派軌道)。9、什么是材料的芳香性?有機(jī)材料中包括苯環(huán)在內(nèi)的這種換裝平面共軛氮源稱為芳香結(jié)構(gòu),具有芳香結(jié)構(gòu)的材料通常認(rèn)為具有芳香性。10、簡(jiǎn)述分子軌道理論。述分子軌道理論 很多原子的分子中存在大量電子及原子軌道,簡(jiǎn)并程度很高,為簡(jiǎn)化處理多電子系統(tǒng),將分子中每個(gè)原子的電子軌道結(jié)合在一起考慮,形成分子中的電子軌道,由此發(fā)展為分子軌道理論。該理論認(rèn)為:(1.)分子中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)是在
14、核和其余電子的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可由單電子波函數(shù)描述。(2)分子軌道可用原子軌道的線性組合來(lái)描述。價(jià)鍵軌道的數(shù)目必須守恒。由能量的高低,分子軌道可分為成鍵軌道和反鍵軌道。(3)電子根據(jù)最低原理和泡利不相容原理排布在分子軌道上。(4)不同原子軌道有效組成分子軌道必須滿足能量相近、軌道最大重疊和對(duì)稱性匹配三個(gè)條件。14、請(qǐng)畫(huà)出示意圖,表達(dá)同一分子分別在氣態(tài)、稀溶液、晶體、非晶體時(shí)候的吸收光譜的情況。15、解釋最高占據(jù)能級(jí)和最低空置能級(jí),并指出他們與電子親和性、解離性、導(dǎo)帶、及及價(jià)帶的感謝。3.有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子通常定域在分子內(nèi),而無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的載流子則具有離域化的特點(diǎn)。因此有機(jī)半導(dǎo)體中載流子
15、遷移率普遍低于無(wú)機(jī)半導(dǎo)體。在室溫下,無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的載流子遷移率約為100-10000cm/VS,而高度有序的有機(jī)半導(dǎo)體中載流子遷移率的上限為40cm2/Vs左右,在其他無(wú)序分子體系和高分子中,典型遷移率數(shù)值的上限在10的-5-10的-3左右。4.一般物理性質(zhì)的差異有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),決定了他們通常具有低熔點(diǎn),告壓縮系數(shù)、相對(duì)柔軟、可燃點(diǎn)以及易溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn),這與無(wú)機(jī)材料很不同,例如,無(wú)機(jī)半導(dǎo)體通常堅(jiān)硬,易碎,當(dāng)處于潮濕、腐蝕等不利于環(huán)境時(shí),相對(duì)比較穩(wěn)定。21、什么是熒光和磷光?指出其壽命。電子從S1到基態(tài)的光輻射躍遷定義為熒光過(guò)程,所發(fā)出的光為熒光,壽命為10的-910的-6秒范圍;類似的,電子從T1到基態(tài)的光輻射躍遷定義為磷光過(guò)程,所發(fā)出的光為磷光,壽命為10的-6到20秒范圍。22、什么是Davydov能級(jí)分裂?通過(guò)二聚體模型說(shuō)明:為什么用相互垂直的偏振光入社單晶材料得到的吸收光譜,往往可以檢測(cè)到Davydov能級(jí)分裂?在聚集態(tài)的材料中,憂郁激子與周?chē)鷰着_(tái)分子相互作用,產(chǎn)生了多種共振結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了原激子的簡(jiǎn)并能級(jí)部分升高、部分降低,發(fā)生能級(jí)分裂,這就是Davydov能級(jí)分裂。有機(jī)分子的Davydov能級(jí)過(guò)程,可產(chǎn)生光學(xué)躍遷偏振現(xiàn)象;著是允許光躍遷情形下的躍遷偶極矩(transition dipole moment,
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 二零二五年度返傭金合同協(xié)議書(shū):廣告投放返傭合作框架協(xié)議
- 2025年度股權(quán)協(xié)議元轉(zhuǎn)讓及投資合作協(xié)議
- 二零二五年度企業(yè)品牌形象活動(dòng)合作合同模板
- 二零二五年度金融借款合同糾紛答辯狀:金融借款合同仲裁解析
- 《梅嶺三章》課后培優(yōu)練(解析版)
- 山東省2022-2023學(xué)年高三上學(xué)期十月百校聯(lián)考地理試題
- 南昌航空大學(xué)《色彩靜物水彩水粉》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷
- 二零二五年餐飲服務(wù)員招聘與勞動(dòng)合同解除服務(wù)協(xié)議3篇
- 2025年投資風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理服務(wù)合同范本3篇
- 民辦合肥財(cái)經(jīng)職業(yè)學(xué)院《遙感原理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷
- 中醫(yī)診所內(nèi)外部審計(jì)制度
- 自然辯證法學(xué)習(xí)通超星期末考試答案章節(jié)答案2024年
- 2024年國(guó)家危險(xiǎn)化學(xué)品經(jīng)營(yíng)單位安全生產(chǎn)考試題庫(kù)(含答案)
- 護(hù)理員技能培訓(xùn)課件
- 家庭年度盤(pán)點(diǎn)模板
- 河南省鄭州市2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末考試 數(shù)學(xué) 含答案
- 2024年資格考試-WSET二級(jí)認(rèn)證考試近5年真題集錦(頻考類試題)帶答案
- 試卷中國(guó)電子學(xué)會(huì)青少年軟件編程等級(jí)考試標(biāo)準(zhǔn)python三級(jí)練習(xí)
- 公益慈善機(jī)構(gòu)數(shù)字化轉(zhuǎn)型行業(yè)三年發(fā)展洞察報(bào)告
- 飼料廠現(xiàn)場(chǎng)管理類隱患排查治理清單
- 【名著閱讀】《紅巖》30題(附答案解析)
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論