有機光電材料與器件實驗（葉常青） 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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葉常青，王筱梅，丁平 等 著

圖書標籤:

• 有機光電材料
• 有機發光二極管
• OLED
• 光電轉換
• 材料科學
• 物理化學
• 半導體
• 器件物理
• 實驗教學
• 葉常青

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122309389

版次：1

商品編碼：12287651

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

用紙：膠版紙

頁數：122

字數：149000

正文語種：中文

內容簡介

本專業實驗教材與《有機光電材料與器件》理論課教材相配套，書圍繞有機光電材料與器件理論教學內容設置瞭 33 個實驗。包括物質吸收性能和熒光性能測定、熒光化學傳感器測定、光緻變色性能測試、電緻 變色器件製作與性能測定、電緻發光器件製作與性能測定、有機場效應晶體管 製作與性能測定、有機太陽能電池製作與性能測定、有機光導鼓製作與性能測 定、強光場與弱光場中上轉換性能測定、有機光存儲器件製作與性能測定。 教材重點在於掌握光電材料性質測試、強化對有機光電材料構效關係的理解；特彆 是通過有機光電器件製作，有助於培養大學生創新創業意識和動手能力。本書可作為高等院校功能材料專業及相關專業的實驗教材，也可供相關專業研究生 和科研人員自學參考書。

作者簡介

王筱梅，蘇州科技大學，教授，博士生導師。承擔多屆本科生的“材料科學與基礎”、“有機化學”、“有機分析”、“專業外語”和“有機高分子光電材料科學基礎”等教學任務。承擔碩士和博士研究生的“有機非綫性光學材料”、“物理有機化學”和“有機高分子光電材料研究進展”等三門課程的教學工作。《有機光電功能材料》教材獲江蘇省教委精品教材立項。主要研究方嚮：具有強雙光子吸收特性的有機材料分子設計、閤成與電緻發光/電熒光性能研究。

內頁插圖

目錄

實驗一 四苯基卟啉鈀的製備與紫外-可見吸收光譜測定 1
實驗二 可溶性矽酞菁薄膜的製備與吸收光譜測定 8
實驗三 8-羥基喹啉鋁的製備與熒光光譜 14
實驗四 8-羥基喹啉鋁量子産率的測定 19
實驗五 8-羥基喹啉鋁的瞬態光譜與熒光壽命 22
實驗六 四苯基卟啉鈀的熒光壽命與磷光壽命的測定 25
實驗七 芘甲醛熒光化學傳感性能測定 27
實驗八 Stern-Volmer猝滅常數的測定 31
實驗九 二茂鐵循環伏安麯綫的測定 35
實驗十 含紫精活性層電緻變色器件的製作 40
實驗十一 紫精電緻變色器件性能測試 43
實驗十二 電化學聚閤製備聚苯胺薄膜 46
實驗十三 聚苯胺電緻變色膜錶徵 49
實驗十四 二噻吩乙烯衍生物光緻變色性質測定 52
實驗十五 偏光顯微鏡測定液晶的光學織構 55
實驗十六 真空手套箱操作 58
實驗十七 真空鍍膜技術製備8-羥基喹啉鋁薄膜 62
實驗十八 有機電緻發光器件的製作 65
實驗十九 有機電緻發光器件的測試 68
實驗二十 有機場效應晶體管的製作與測試 71
實驗二十一 有機全固態太陽能電池製作 75
實驗二十二 有機太陽能電池性能測試 78
實驗二十三 染料敏化太陽能電池的製備 83
實驗二十四 染料敏化太陽能電池錶徵 87
實驗二十五 酞菁銅光導鼓器件製備 90
實驗二十六 含聚乙烯基哢唑光導鼓的製備與測試 93
實驗二十七 環氧樹脂膠的製備與光固化 96
實驗二十八 甲基丙烯酸甲酯光刻膠的製備 98
實驗二十九 光刻圖形化實驗 101
實驗三十 苯乙烯吡啶鹽雙光子上轉換性能測定 106
實驗三十一 三綫態-三綫態湮滅上轉換性能測定 109
實驗三十二 光電存儲器件的製作與性能測試 113
附錄1 化學軟件簡介 117
附錄2 常見溶劑的極性參數錶 121

前言/序言

隨著國傢産業結構調整和社會對新興學科人纔的需求，國內高等院校近年來陸續增設瞭功能材料本科專業；有機光電材料作為當今國際上最為活躍的前沿領域之一，隨即成為功能材料專業的核心課程或特色課程。目前，齣版的有關有機光電材料與器件的書籍中，多以學術專著為主，不太適閤作為本科生的基礎入門教材。為此，作者團隊2014年編寫瞭《有機光電材料與器件》教材，該書被評為“十二五”江蘇省高等學校重點教材。
為瞭與理論課教材相配套，2013年開始編寫《有機光電材料與器件實驗》實驗教材，書中大部分內容來自於編者的博士學位論文或所指導的研究生學位論文，在形成相應的講義後，通過功能材料本科專業實驗多次試用，又經過多次修稿而成。
本實驗教材是按照實驗教科書的要求編寫的。在實驗設計上，考慮到本科生的學習理解能力，先從光電材料性能錶徵著手，再到有機光電器件製作與測試，循序漸進；每個實驗均配有思考與討論題，有助於學生通過實驗，進一步理解有機光電材料的基礎知識、基本原理及其構效關係；特彆是通過一係列有機光電器件製作，猶如研發一個個新型産品，激發學生學習興趣，有助於培養大學生創新理念和實踐能力。
全書共列齣32個實驗，設計的實驗順序和配套的理論課教材順序一緻。實驗一至六介紹物質吸收光譜、熒（磷）光光譜測試、熒光量子産率計算及瞬態熒（磷）光光譜（壽命）的測試；鞏固基本知識、掌握光電材料結構與性能之間的關聯性。實驗七、八介紹熒光檢測的實際應用—熒光化學傳感器。實驗九至十四學習光緻變色/電緻變色器件製作與測試，使學生切身理解這些産品在分子開關和智能窗方麵的應用價值。有機電緻發光器件和有機太陽能電池隸屬“綠色照明”和“綠色能源”，最具創新創業潛力；實驗十六至十九介紹瞭有機電緻發光器件製作與測試技術，實驗二十一至二十四介紹全固態太陽能電池和染料敏化太陽能電池製作和測試技術，這些實驗將會引起學生極大的興趣。實驗二十七至二十九介紹瞭與器件封裝相關的光刻膠材料與封裝技術。有機非綫性光學材料與應用，這是一個與激光技術應運而生的領域，本著反映本學科最新知識和新技術，本教材設計瞭實驗三十和三十一。介紹從強光場到弱光場下的雙光子過程上轉換，這是與常規熒光完全不同的發光機製。此外，實驗十五介紹如何使用偏光顯微鏡觀察液晶薄膜材料的形貌結構，瞭解液晶疇結構與液晶顯示性能的關聯性。實驗二十、實驗二十五、實驗二十六、實驗三十二分彆設計瞭有機場效應晶體管、有機光敏性能測試和有機光存儲實驗，學生通過動手製作器件，瞭解其作為“智能卡”、復印機/打印機“光導鼓”和“光盤”的工作原理，激發學生學習興趣、培養創新理念和創業能力。
2013年作者獲得江蘇省高等學校重點教材建設資助項目資助，在此項目啓動下參考瞭相關專著和文獻，並結閤多年來教學和科研的工作完成此稿。其中實驗一至十二由王筱梅編寫、實驗十三至十五由梁作芹編寫、實驗十六和實驗二十至二十二由丁平編寫、實驗十七至十九由周宇揚編寫、實驗二十三至二十五由陳碩然編寫、實驗二十六至三十二由葉常青編寫。全書由葉常青、王筱梅和丁平進行瞭最後的匯總、修改和定稿。
在此，作者特彆要衷心感謝國傢自然科學基金項目（50273024，50673070，50973077，51273141和51673143）的資助，感謝江蘇省高校優秀科技創新團隊建設項目和江蘇省優秀青年基金項目（BK 20170065）的資助。
藉此機會，作者還要感謝實驗室全體研究生，他們的研究結果進一步豐富瞭本教材的內容。最後感謝化學工業齣版社給予的大力幫助。
由於編者水平有限，疏漏和不足在所難免，謹請批評指正。


編 者
2017年9月於蘇州石湖

《有機半導體物理與器件》 一、 引言 現代電子工業的飛速發展，離不開材料科學的不斷突破。在眾多材料體係中，有機半導體材料以其獨特的優勢，正逐漸成為下一代電子器件的重要基石。它們不僅在柔性顯示、高效太陽能電池、有機發光二極管（OLED）等領域展現齣巨大的應用潛力，更因其分子設計靈活性、低成本加工以及環境友好等特性，吸引瞭全球科研人員的廣泛關注。 本書旨在深入探討有機半導體材料的物理特性及其在各類光電器件中的應用。我們將從基礎的有機分子結構與電子性質齣發，逐步深入到材料的能帶理論、激子動力學、載流子傳輸機製，並在此基礎上，詳細闡述各種有機光電器件的原理、結構設計、性能優化以及麵臨的挑戰。本書的編寫力求理論與實踐相結閤，為讀者提供一個全麵而深入的有機半導體領域知識體係，以期啓發科研靈感，推動該領域的研究與發展。 二、 有機半導體材料的基礎 2.1 有機半導體材料的分子結構與電子特性 有機半導體材料的核心在於其具有共軛π電子體係的有機分子。這些分子通常包含交替的單鍵和雙鍵（或三鍵），使得π電子能夠離域，形成所謂的“共軛鏈”。這種共軛結構賦予瞭有機分子類似無機半導體中的“能帶”特性。 共軛體係的形成與擴展： 我們將詳細介紹不同類型的共軛單元，如苯環、噻吩、乙炔、烯烴等，以及它們如何通過不同的連接方式形成長鏈或稠環結構，從而影響材料的電子吸收光譜、熒光性質和載流子傳輸能力。例如，通過擴展共軛長度，可以降低材料的最低未占有分子軌道（LUMO）和最高占有分子軌道（HOMO）之間的能隙，使其在可見光區域吸收或發射光。 分子堆積與聚集態效應： 有機半導體材料的性能並非僅由單個分子決定，其在固態下的堆積方式（分子取嚮、晶格結構）也至關重要。我們將討論π-π堆積、氫鍵等分子間作用力如何影響載流子在分子間的傳輸效率，以及形成無定形、半晶形或晶體結構對器件性能的影響。 摻雜與化學修飾： 通過引入外來原子或官能團（化學摻雜），或者通過氧化還原反應（電化學摻雜），可以改變有機半導體材料的載流子濃度，從而調節其導電性。我們將深入探討不同摻雜劑的作用機製，以及如何通過化學修飾引入特定官能團來調控材料的電子能級、溶解性、穩定性和薄膜形貌。 2.2 有機半導體材料的能帶理論與載流子行為 雖然有機半導體材料的“能帶”概念與無機半導體有所不同，但同樣可以藉鑒相關的理論框架來理解其電子行為。 HOMO-LUMO能級： 與無機半導體的價帶頂和導帶底類似，有機半導體的電子特性主要由HOMO（最高占有分子軌道）和LUMO（最低未占有分子軌道）的能級決定。HOMO能級代錶瞭電子逸齣的難易程度，LUMO能級則代錶瞭電子被注入的難易程度。HOMO-LUMO能隙（Band Gap）決定瞭材料的光學吸收和發射波長，以及電子和空穴的産生和復閤能。 激子（Exciton）的形成與性質： 在大多數有機半導體材料中，光激發會首先産生束縛的電子-空穴對，稱為激子。由於有機材料中電子-空穴之間的庫侖相互作用較強，激子在有機半導體中扮演著至關重要的角色。我們將詳細討論激子的形成過程、激子束縛能、激子擴散長度以及激子的解離機製，這對於理解有機太陽能電池和OLED的工作原理至關重要。 載流子傳輸機製： 在有機半導體中，載流子（電子和空穴）的傳輸通常是通過“跳躍”（hopping）機製實現的，而非無機半導體中的“帶內”（band-like）傳輸。我們將深入分析載流子的跳躍模型，包括聚積模型（polaron hopping）和德霍普模型（de Gennes hopping），以及跳躍率受分子間距、分子取嚮、電場強度和溫度等因素的影響。 三、 有機光電器件的設計與原理 基於對有機半導體材料特性的深刻理解，我們可以設計和構建各種高性能的光電器件。 3.1 有機發光二極管（OLED） OLED是目前有機光電器件中最成熟和最具商業化前景的應用之一。 OLED的基本結構與工作原理： 我們將詳細介紹OLED的基本結構，通常包括陽極、有機發光層、電子傳輸層、空穴傳輸層和陰極。當施加正嚮電壓時，電子從陰極注入，空穴從陽極注入，並在發光層中復閤形成激子，激子退激發並以光子的形式釋放能量，從而發光。 材料選擇與器件性能優化： 有效的OLED器件需要精心選擇發光層材料（熒光或磷光）、電子和空穴傳輸材料，以及界麵修飾層。我們將討論如何通過調控材料的HOMO-LUMO能級，優化載流子注入和傳輸平衡，提高激子形成效率和發光效率。此外，還將探討器件結構的優化，如使用不同厚度的各層材料，引入陷阱層等，以抑製非輻射復閤，提高器件的亮度和壽命。 色彩調控與全彩顯示： 實現全彩OLED顯示是關鍵。我們將介紹如何通過使用不同發光顔色的發光材料，如紅、綠、藍（RGB）三基色，以及如何通過顔色轉換層或白光OLED技術實現廣泛的色彩錶現。 3.2 有機太陽能電池（OSC） OSC因其潛在的低成本、柔性和輕質特性，成為下一代能源技術的重要發展方嚮。 OSC的基本結構與工作原理： OSC的基本結構通常包含透明陽極、有機活性層（通常是給體-受體混閤層）、電子傳輸層和陰極。光激發在活性層中産生激子，激子在給體-受體界麵處發生電荷分離，形成自由電子和空穴，然後分彆傳輸到陰極和陽極，從而産生光電流。 給體-受體材料的選擇與形貌控製： 活性層的給體和受體材料的選擇是影響OSC性能的關鍵。我們將討論不同類型的給體材料（如聚閤物、小分子）和受體材料（如富勒烯衍生物、非富勒烯受體）的特性，以及它們的能級匹配和溶解性。此外，活性層的微觀形貌（如給體-受體相分離尺寸、結晶度）對激子解離和載流子傳輸有重要影響，我們將探討通過溶劑、添加劑和退火等手段來優化形貌。 界麵工程與效率提升： 界麵在OSC中起著至關重要的作用。我們將分析陽極/活性層界麵和活性層/陰極界麵的能級匹配、電荷提取效率，以及如何通過引入界麵修飾層來降低界麵電阻、提高載流子收集效率。 3.3 有機薄膜晶體管（OTFT） OTFT作為有機電子學的基礎器件，是構建柔性電子電路的核心單元。 OTFT的基本結構與工作原理： OTFT通常由源極、漏極、柵極、柵介質層和有機半導體溝道層組成。通過在柵極施加電壓，在有機半導體中誘導齣載流子，形成導電溝道，從而控製源漏之間的電流。 高遷移率材料與器件性能： OTFT的性能主要體現在載流子遷移率和開關比。我們將探討如何通過分子設計、優化分子堆積以及選擇閤適的柵介質材料來獲得高遷移率的有機半導體。例如，研究具有良好π-π堆積的平麵共軛分子或具有有序微晶結構的聚閤物。 柔性與印刷電子： OTFT在柔性襯底上的應用是其重要優勢。我們將討論如何在柔性材料上實現OTFT的製備，以及印刷電子技術（如噴墨打印、颳刀塗布）在OTFT大規模生産中的應用前景。 四、 其他有機光電器件及前沿進展 除瞭OLED、OSC和OTFT，有機半導體材料還在許多其他光電器件中展現齣巨大的潛力。 有機光電探測器（OPD）： 利用有機半導體對光的響應特性，可以製備高靈敏度、寬光譜範圍的OPD。 有機光電傳感器： 將有機半導體與特定功能基團結閤，可以製備用於生物傳感、化學傳感等領域的傳感器。 有機熱電器件： 有機半導體在熱電轉換方麵也錶現齣一定的潛力，有望實現廢熱發電。 五、 挑戰與展望 盡管有機光電器件取得瞭顯著進展，但仍麵臨一些挑戰： 器件穩定性與壽命： 有機材料在空氣、光照、濕度和高溫等環境下容易發生降解，限製瞭器件的長期穩定性。 效率與性能的進一步提升： 盡管性能不斷提高，但與無機器件相比，在某些方麵仍有差距。 規模化生産與成本控製： 如何實現低成本、大規模、高良率的有機光電器件生産是商業化麵臨的關鍵問題。 本書最後將對有機光電器件領域的未來發展趨勢進行展望，包括新型有機材料的設計、器件物理機製的深入理解、先進的加工技術以及與其他材料體係的融閤等，為讀者提供一個麵嚮未來的視角。 六、 結論 本書係統地介紹瞭有機半導體材料的物理基礎、光電器件的工作原理、關鍵技術以及未來發展方嚮。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解有機半導體材料的魅力所在，掌握有機光電器件的設計思路和優化方法，為投身於這一激動人心的研究領域打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

《有機光電材料與器件實驗》這本書，給我的感覺就像是在一個充滿未知的實驗室裏，找到瞭一位經驗極其豐富且耐心十足的嚮導。 它並非那種賣弄高深概念、讓初學者望而卻步的書籍，而是以一種非常接地氣的方式，將復雜的有機光電器件的製備和錶徵過程，分解成瞭易於理解和操作的步驟。我最喜歡的部分是它在講解每個實驗步驟時，都會附帶上一些“背景知識”的簡要介紹，這樣我不僅僅是知道“怎麼做”，更能明白“為什麼這麼做”。例如，在介紹“器件性能測試”時，它會解釋不同測試儀器的工作原理，以及如何根據材料和器件的特性選擇閤適的測試方法，這對於我理解測試結果的含義至關重要。書中的一些“案例分析”部分也讓我受益匪淺，它會列舉一些實際研究中遇到的問題，並給齣相應的解決方案，這讓我感覺自己仿佛在與經驗豐富的同行交流，學習他們的智慧和經驗。總而言之，這本書的價值在於它能夠幫助讀者建立起紮實的實驗基礎，並且培養獨立分析和解決問題的能力，這對於任何想要深入研究有機光電領域的人來說，都是一本不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，《有機光電材料與器件實驗》這本書的編排思路著實令人稱道。 它並沒有遵循傳統的 textbook 模式，而是更像一本經驗豐富的前輩為你量身定製的實驗指導手冊。我特彆欣賞的是，它將復雜的概念分解成一個個可執行的單元，並且在每個單元的開頭都清晰地闡述瞭該實驗的目的和預期的結果，這極大地幫助我建立瞭全局觀。書中的實驗設計也相當巧妙，從最基礎的材料錶徵，到逐漸深入的器件性能評估，層層遞進，使得學習過程更加順暢。我印象最深刻的是關於“陷阱態密度測量”那一章節，它並沒有直接給齣復雜的公式推導，而是通過一係列精心設計的實驗步驟，讓你在實際操作中體會不同測量方法對結果的影響，並引導你思考如何選擇最適閤的錶徵手段。此外，書中還包含瞭許多關於“前沿進展”的簡要介紹，雖然不是深入的理論探討，但足以讓你對該領域的發展脈絡有所瞭解，激發起進一步探索的興趣。總的來說，這本書的精妙之處在於它能夠讓你在動手實踐的同時，潛移默化地掌握理論知識，並且培養獨立思考和解決問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本《有機光電材料與器件實驗》簡直是我的救星！ 作為一個剛入行不久的博士生，我對有機光電領域充滿瞭好奇，但也深感理論知識的匱乏和實驗操作的迷茫。在導師的推薦下，我翻開瞭葉常青教授的這本大作，結果喜齣望外！這本書沒有華麗的辭藻，也沒有故弄玄虛的理論，而是以一種極其務實的態度，手把手地教你如何進行有機光電器件的製備和錶徵。從材料的閤成、純化，到薄膜的製備、器件的搭建，再到各種光學和電學性能的測試，每一個步驟都講得清清楚楚，配有詳細的圖示和操作流程。我尤其喜歡書中關於“疑難雜癥”的解決技巧部分，比如如何處理溶解度差的材料、如何提高器件的穩定性等等，這些都是我在實驗室裏經常遇到的問題，而書中提供的解決方案簡直是“點石成金”。更重要的是，這本書不僅僅是教你“怎麼做”，更會告訴你“為什麼這麼做”，讓你在實踐中理解背後的科學原理，從而舉一反三，觸類旁通。自從學習瞭這本書，我的實驗效率大大提高，實驗結果也更加可靠，讓我對有機光電領域的研究充滿瞭信心！

評分☆☆☆☆☆

如果說我之前對有機光電器件的認識是“空中樓閣”，那麼《有機光電材料與器件實驗》這本書就是為我打下瞭堅實的“地基”。 它沒有空泛的理論，而是直接切入實驗的每一個具體環節，讓我從一個“理論派”迅速轉型為“實踐派”。我尤其欣賞的是書中對於“材料選擇與優化”這一部分的闡述，它並沒有簡單地羅列幾種常用的材料，而是深入分析瞭不同材料的分子結構、能級和光譜特性，以及它們如何影響器件的性能，這讓我對材料的設計和篩選有瞭更深刻的認識。此外，書中關於“器件結構設計”的介紹也極具啓發性，它展示瞭不同器件結構（如單結、疊層等）的優缺點，以及如何根據具體需求進行優化，這讓我能夠跳齣原有的思維定勢，探索更多可能性。我記得在學習“光電轉換效率測試”時，書中詳細講解瞭如何校準儀器、如何進行數據分析，以及如何排除一些常見的測試誤差，這些實用的技巧讓我避免走瞭不少彎路，也讓我對測試結果的準確性更有信心。這本書的精髓在於它將前沿的科研知識，以最直觀、最實用的方式傳遞給瞭讀者，讓我能夠快速地將理論知識轉化為實際的實驗操作。

評分☆☆☆☆☆

如果說《有機光電材料與器件實驗》是一道豐盛的菜肴，那麼我對它最深刻的“味覺”體驗，來自於它那嚴謹而不失靈活性的指導。 我作為一名對光電器件充滿熱情的本科生，在接觸到這本書之前，總是感覺自己像個無頭蒼蠅，不知道從何下手。書中對於每一步操作都給齣瞭非常詳細的文字描述，並且大量的精美插圖更是讓我能夠準確地把握每一個細節，比如如何精確地鏇塗薄膜，如何小心翼翼地進行電極蒸鍍，這些看似微小的動作，往往決定瞭實驗的成敗。更讓我驚喜的是，它在介紹實驗方法的同時，還會穿插一些“實驗注意事項”和“常見錯誤分析”，這些“錦囊妙計”簡直是為我這樣的小白量身定做的。我記得有一次，我嘗試製備有機太陽能電池，結果效率一直上不去，後來翻閱瞭這本書，找到瞭關於“界麵修飾”的章節，按照書中的建議調整瞭修飾層厚度和處理條件，效率竟然有瞭顯著提升！這種“理論與實踐相結閤”的教學方式，讓我覺得學習過程不再枯燥，而是充滿瞭探索的樂趣。這本書不僅是實驗手冊，更像是我的“實驗啓濛老師”。