有機(jī)固體物理

內(nèi)容概要

《有機(jī)固體物理》主要闡述有機(jī)分子及其固體的結(jié)構(gòu)和力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等物理性質(zhì)，涉及當(dāng)前在有機(jī)固體物理中一些成熟的理論圖像，并論述了相關(guān)前沿研究現(xiàn)狀. 本書共分九章. 第一章概述固體物理一般概念和問題；第二章簡述有機(jī)分子及其固體的結(jié)構(gòu)；第三至第七章為有機(jī)固體中的元激發(fā)和導(dǎo)電、光學(xué)、磁學(xué)等特性；第八章為生物大分子物理簡介；第九章則介紹全碳材料，例如碳納米管、富勒烯和石墨烯等材料的性質(zhì).

書籍目錄

前言 第一章固體物理概述 1.1固體結(jié)構(gòu) 1.1.1固體的點陣結(jié)構(gòu) 1.1.2固體的結(jié)合 1.2晶格振動 1.2.1晶格振動理論 1.2.2聲子 1.2.3固體比熱 1.3固體電子論 1.3.1自由電子近似 1.3.2布洛赫定理 1.3.3近自由電子近似 1.3.4緊束縛近似 1.4固體導(dǎo)電理論 1.4.1玻爾茲曼輸運方程 1.4.2金屬導(dǎo)電理論 1.4.3半導(dǎo)體導(dǎo)電理論 1.4.4躍遷電導(dǎo) 1.5固體的磁性 1.5.1抗磁性 1.5.2順磁性 1.5.3鐵磁性 1.5.4反鐵磁性 1.5.5亞鐵磁性 1.5.6巡游電子的磁性，斯通納（Stoner）判據(jù) 1.6固體的維度效應(yīng) 參考文獻(xiàn) 第二章有機(jī)固體結(jié)構(gòu) 2.1碳原子成鍵理論 2.2分子間的相互作用 2.3有機(jī)小分子 2.3.1小分子的合成 2.3.2小分子的基本化學(xué)性質(zhì) 2.4導(dǎo)電高分子 2.4.1高分子的合成 2.4.2聚乙炔的合成 2.4.3高分子的基本化學(xué)性質(zhì) 2.4.4共聚物 2.5有機(jī)固體結(jié)構(gòu) 2.5.1小分子點陣結(jié)構(gòu) 2.5.2高分子的取向性 2.5.3有機(jī)薄膜 2.6有機(jī)固體各向異性 參考文獻(xiàn) 第三章有機(jī)固體中的極化子 3.1有機(jī)小分子中的極化子 3.1.1極化子的一般圖像 3.1.2有機(jī)小分子中的極化子 3.2有機(jī)分子晶體模型 3.3有機(jī)高分子模型 3.3.1高分子鏈的緊束縛模型（SSH模型） 3.3.2連續(xù)介質(zhì)模型（TLM模型） 3.3.3PPP模型 3.3.4實坐標(biāo)空間模型 3.3.5聲子化模型 3.4高分子的二聚化 3.4.1一維體系的Peierls不穩(wěn)定性 3.4.2高分子的基態(tài) 3.5電荷密度波與自旋密度波 3.6孤子、極化子和雙極化子 3.6.1孤子 3.6.2極化子和雙極化子 3.7有機(jī)分子振動理論 3.7.1有機(jī)分子的光譜結(jié)構(gòu) 3.7.2振動理論 參考文獻(xiàn) 第四章有機(jī)固體中的激子 4.1激子的一般圖像 4.2高分子中的激子和雙激子 4.3激子的產(chǎn)生過程 4.4激子的極化 4.5激子的擴(kuò)散與解離 參考文獻(xiàn) 第五章有機(jī)固體的導(dǎo)電性 5.1有機(jī)固體電荷輸運的一般理論 5.2有機(jī)小分子固體的導(dǎo)電性 5.3有機(jī)固體導(dǎo)電理論 5.3.1隧穿理論 5.3.2躍遷理論 5.3.3擴(kuò)散理論 5.4有機(jī)高分子的極化子動力學(xué)理論 5.5極化子的形成與解離 5.5.1有機(jī)半導(dǎo)體的電荷注入 5.5.2極化子形成動力學(xué) 5.5.3極化子的解離 5.5.4極化子的鏈間運動 5.6有機(jī)場效應(yīng)晶體管 5.7有機(jī)超導(dǎo)體 參考文獻(xiàn) 第六章有機(jī)固體的光學(xué)特性 6.1有機(jī)固體的紅外與拉曼特性 6.1.1紅外光譜及拉曼光譜 6.1.2聚乙炔的光譜性質(zhì) 6.2有機(jī)固體的發(fā)光特性 6.2.1有機(jī)固體發(fā)光 6.2.2有機(jī)固體發(fā)光的基本圖像 6.3有機(jī)發(fā)光器件 6.3.1OLED的結(jié)構(gòu) 6.3.2OLED發(fā)光的基本原理 6.3.3OLED的發(fā)光效率 6.3.4OLED應(yīng)用前景 6.4有機(jī)太陽能電池 6.4.1固體中的光伏特性 6.4.2有機(jī)光伏器件 6.4.3有機(jī)光伏器件應(yīng)用前景 6.5有機(jī)半導(dǎo)體激光器 參考文獻(xiàn) 第七章有機(jī)自旋電子學(xué) 7.1自旋相互作用 7.2有機(jī)磁性分子 7.3有機(jī)磁性分子理論 7.4有機(jī)磁性分子器件 7.5有機(jī)自旋器件 7,5.1實驗概述 7.5.2有機(jī)自旋閥的隧穿理論 7.6有機(jī)器件自旋極化的擴(kuò)散理論 7.7有機(jī)器件自旋極化的量子理論 7.7.1自旋極化注入 7.7.2極化子自旋動力學(xué) 7.8有機(jī)磁場效應(yīng) 7.8.1有機(jī)磁場效應(yīng)（OMFE） 7.8.2有機(jī)磁電阻（OMR） 7.9有機(jī)磁場效應(yīng)機(jī)理 7.9.1極化子對機(jī)制 7.9.2激子與極化子淬滅機(jī)制 7.9.3雙極化子機(jī)制 7.9.4磁致躍遷理論 7.9.5有機(jī)磁電阻理論 參考文獻(xiàn) 第八章生物大分子物理 8.1生物大分子簡介 8.1.1蛋白質(zhì)分子 8.1.2DNA分子 8.2生物分子的穩(wěn)定性 8.2.1蛋白質(zhì)分子動力學(xué)模型 8.2.2蛋白質(zhì)折疊 8.2.3DNA分子力學(xué)特性 8.3DNA分子的電荷輸運性質(zhì) 8.3.1實驗研究進(jìn)展 8.3.2理論研究進(jìn)展 8.3.3DNA分子模型 8.4DNA輸運的變電子數(shù)模型 8.5DNA分子的極化子理論 8.5.1一維緊束縛模型下的極化子圖像 8.5.2三維緊束縛模型下的極化子圖像 8.5.3Peyrard-Bishop-Holstein模型下的極化子圖像 8.5.4雙極化子圖像 8.5.5螺旋結(jié)構(gòu)對極化子動力學(xué)的影響 8.6DNA分子器件的磁場效應(yīng) 8.7DNA的光激發(fā) 參考文獻(xiàn) …… 第九章全碳材料 《現(xiàn)代物理基礎(chǔ)叢書》已出版書目

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   1）光子吸收，在大部分有機(jī)太陽能電池中，由于材料的帶隙過高，只有一小部分入射光被吸收。通常情況下，帶隙為1.1eV（1100nm）的材料可以吸收77%的太陽輻射，然而大部分半導(dǎo)體聚合物的帶隙都高于2.0eV（600nm），這使得吸收效率只能達(dá)到30%，在光躍遷過程中，被激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子和在價帶中的空穴由于庫侖相互作用，將形成一個束縛態(tài)，稱為激子。 2）激子擴(kuò)散，光伏器件在理想情況下，所有的光激發(fā)激子都應(yīng)該到達(dá)一個解離的位置。由于這樣一個位置有可能在半導(dǎo)體層的一側(cè)，所以激子的擴(kuò)散長度應(yīng)該至少等于薄膜的厚度（滿足足夠的吸收），否則激予就會通過輻射或無輻射的方式失活，造成吸收光子的浪費。 3）激子解離，激予的解離發(fā)生在半導(dǎo)體／金屬界面處、雜質(zhì)處或在兩種具有足夠不同電子親合勢和電離勢的材料之間，此時一種材料作為電子受體，另一種材料作為電子給體。如果電子親合勢和電離勢之差不足，激子有可能只是跳躍到具有較低帶隙的材料上而沒有解離，對光電流沒有貢獻(xiàn)。結(jié)是激子解離的一個位置，對于單層器件，在其中一個電極處形成肖特基結(jié)，激子在電極與有機(jī)半導(dǎo)體界面處解離。對于雙層器件，激子在施體一受體界面處形成p-n結(jié)解離。 4）電荷輸運，在電荷向電極的傳輸過程中，電荷有可能重新復(fù)合為激子或其他，尤其是電子和空穴在同一材料中傳輸時，而且，電荷與原子或其他電荷相互作用可能會降低輸運速度，因而限制電流的產(chǎn)生。載流子在輸運過程中可能發(fā)生三種情況：（Ⅰ）兩種載流子相遇；（Ⅱ）兩種載流子不相遇；（Ⅲ）載流子被雜質(zhì)或缺陷俘獲。顯然，Ⅰ和Ⅲ兩種情況都有可能造成載流子的損失。 5）電荷收集，電荷的收集效率也是影響光伏器件功率轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素，金屬與半導(dǎo)體接觸時會產(chǎn)生一個阻擋層，阻礙電荷順利地到達(dá)金屬電極。 2.有機(jī)光伏器件制備及性能 有機(jī)太陽能電池以其成本低、可彎曲和面積大的優(yōu)點備受學(xué)術(shù)界和工業(yè)部門的關(guān)注。盡管目前有機(jī)光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率低，不足10%，還不能與無機(jī)半導(dǎo)體光伏電池相抗衡，更沒達(dá)到商業(yè)化的要求。但它可作為用于高日照、尚不具備開發(fā)價值地區(qū)（如沙漠）等的低值光電轉(zhuǎn)換設(shè)備而投入實際應(yīng)用。為此，各國研究人員都在不斷進(jìn)行有機(jī)光伏電池的研究，期望能得到新的多功能和高效率的光電池。有機(jī)光伏器件的制備過程及其性能是決定其發(fā)展的關(guān)鍵因素，其中，器件結(jié)構(gòu)的發(fā)展大致經(jīng)歷了單層、雙層、共混、級聯(lián)等幾個階段。

編輯推薦

《有機(jī)固體物理》可供凝聚態(tài)物理及相關(guān)領(lǐng)域的研究人員參考，也可作為大專院校的高年級本科生或研究生的教材或參考書。

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