有机导电材料复习解析

酞菁
导电高分子
复合型：通过在塑料或者在橡胶中加入炭黑或者金属粉末等导电性
填料来制备；常见的产品有导电橡胶、导电涂料、有机电热元件、电
阻器、电磁屏蔽材料和导电黏合剂等。 结构型：导电性能与其化学结构和掺杂状态有直接关系。可以进一步 分成电子导电聚合物、离子导电聚合物和氧化还原型导电聚合物。
聚乙炔、聚对苯硫醚、聚对苯撑、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及TCNQ传荷络合聚 合物等。其中以掺杂型聚乙炔具有最高的导电性，其电导率可达5×103～104Ω1·cm-1（金属铜的电导率为105Ω-1· cm-1）
能耗低
自发光
可挠曲性面板
OLED
广视角
高发光效率
反应时间快
空穴传输材料 电子传输材料 电发光材料
材料实现——电子传输材料
具有大的共轭平面的芳 香族化合物，能有效 地传递电子，有较好 的接受电子的能力。
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材料实现－空穴传输材料
• • • • • • 较高的空穴迁移率 良好的成膜性 较小的电子亲和能，利于空穴注入 较低的电离能，对电子有阻挡作用 较高的激发能量，防止激子的能量传递 良好的热稳定性
硅太阳能电池 成本昂贵、工艺复杂、材料要求苛刻。 有机光电池 潜在的低成本、轻重量和分子水平的可设计性
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机理——光诱导电子转移反应
D（Donor）
——电子给体 ET ——电子转移
A(Acceptor)
——电子受体
photo induced electron transfer reaction
材料实现——电致发光材料
• 有机小分子发光材料
• 有机高分子光学材料 • 有机配合物发光材料
结构和工作原理
载流子注入 载流子迁移 载流子复合
激子的迁移
电致发光
有机光电转换材料
光电转换材料是一种能将光通过一定的物 理或化学方法变成电能的功能材料，是材 料科学研究领域的一个热点。
光电转换材料最重要的用途是制作太阳能电池。
子传导为主外，其余三类聚合物都是以电子传导为主的。
（1） 共轭聚合物的电子导电
共轭体系的导电机理 共轭聚合物是指分子主链中碳—碳单键和双键交替排列的聚合物，典型代表是聚乙炔： －CH = CH－ 由于分子中双键的π电子的非定域性，这类聚合物大都表现出一定的导电性。 具有导电性的共轭体系必须具备两条件。 第一，分子轨道能强烈离域； 第二，分子轨道能互相重叠。满足这两个条件的共轭体系聚合物，便能通过自身 的载流子产生和输送电流。 在共轭聚合物中，电子离域的难易程度，取决于共轭链中π电子数和电子活化能 的关系。理论与实践都表明，共轭聚合物的分子链越长，π电子数越多，则电子 活化能越低，亦即电子越易离域，则其导电性越好。
有机材料的优点
柔性、大面积（柔性器件） 加工简便（不需要高真空、高温等） 资源丰富、分子结构多变 ，可根据需 要设计合成 分子器件 ----- 小型化、高度集成电子信息设备
小分子导体 有机导体
高分子导体
第一类是小分子给体和小分子受体分别堆砌成柱组成的电荷 转移复 合盐如 TTF—TONQ； 第二类是基于大环平面分子如酞菁、卟啉等堆砌成柱的导电材料 第三类是掺杂的共轭链高分子如有机导电高分子——聚乙炔的掺杂；
导电高分子特点： 导电性、聚合物所特有的成膜性、透明性、黏着性等。加工成形方便， 能加工成各种所需的形状。导电聚合物在导电涂料、导电胶、导电薄膜、 导电塑料、导电橡胶、导电电气部件等方面得到广泛应用。
结构型导电高分子
根据导电载流子的不同，结构型导电高分子有两种导电形式： 电子导电和离子传导。对不同的高分子，导电形式可能有所不 同， 但在许多情况下，高分子的导电是由这两种导电形式共同引起 的。如测得尼龙－66在120℃以上的导电就是电子导电和离子导 电的共同结果。 四类聚合物具有导电性：高分子电解质、共轭体系聚合物、电 荷转移络合物和金属有机螯合物。其中除高分子电解质是以离
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概念介绍
材料的性能是怎样表征的？ ——将光电材料制成光电池
开路光电压：电路处于开路（电阻无穷大）时的 电压，常用Voc表示； 短路光电流：电路处于短路（电阻为零）时的电 流密度，常用Jsc表示；
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概念介绍
光电转换外量子效率η： 电极受光照后，外电路中
有机固体材料
有机导体材料： 小分子导体，导电高分子
有机磁性材料 有机发光材料-----有机发光二极管（OLED） 有机光电材料----有机太阳能电池
纳米科学技术及其应用
纳米表征技术：
光谱表征
显微镜、探针表征：STM、AFM ，TEM、 SEM
基本原理、 应用（制样、应用范围）
有机固体主要是指研究功能有机分子和高 分子的合成、组装及其凝聚态的结构，光、 电、磁等物理功能和现象及其产生的机制， 以及由此形成的有机和高分子功能材料在 光， 电子、微电子等器件方面的应用。
单位Baidu Nhomakorabea间内产生的光电流的电子数
η=
单位时间内吸收的光电子数目
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STM AFM：三种模式 SEM：样品制备---导电性好
TEM：分辨率，样品制备（粉末样品、块 状样品—减薄）；电子衍射及其应用