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第1章 π共轭聚合物链的电子结构1

1.1 sp2杂化的碳1

1.2 传统聚合物（sp3杂化碳组成）和导电聚合物（sp2杂化碳组成）2

1.3 反式聚乙炔（CH）x的电子结构：最简单的导电聚合物4

1.4 紧束缚近似下等键长反式（CH）x链的能带结构4

1.5 紧束缚近似下二聚化反式（CH）x链的能带结构7

1.6 反式（CH）x链能带结构的实验验证9

1.7 共轭聚合物的能带结构：总体评述11

1.8 结构的无序性与电子间库仑排斥的重要性13

1.9 金属或反铁磁绝缘体：莫特转变13

扩展阅读15

第2章 导电聚合物的掺杂17

2.1 引言17

2.2 电荷转移的化学掺杂19

2.3 电化学掺杂21

2.4 电化学电荷注入：Eg的测量23

2.5 聚合物电池24

2.6 聚苯胺：酸-碱化学掺杂25

2.7 光诱导“掺杂”27

2.8 金属性-半导性聚合物（MS）界面的电荷注入27

扩展阅读28

第3章 新特性催生新机遇29

3.1 引言29

3.2 可溶液加工的半导性聚合物和金属性聚合物29

3.2.1 侧链功能化30

3.2.2 前驱体路线32

3.2.3 反离子诱导的聚苯胺加工33

3.2.4 金属性聚合物在水中的分散34

3.3 导电聚合物和绝缘聚合物的共混：低掺杂浓度下的渗流35

3.4 透明金属性导体38

扩展阅读40

第4章 导电聚合物中无序引起的金属-绝缘体（M-I）相变41

4.1 强无序效应简介41

4.2 安德森局域化43

4.3 可变程跳跃45

4.4 “金属”聚合物材料的金属-绝缘体（M-I）相变的临界区48

4.5 临界区内的导电性49

4.6 磁场诱导的金属-绝缘体相变51

4.7 Zabrodskii图：磁场和压力诱导的金属-绝缘体相变的特征52

4.8 红外测量观察到的金属-绝缘体相变54

扩展阅读61

第5章 导电聚合物的金属态63

5.1 简介63

5.1.1 最高占据的能带部分填充，具有清晰可辨的费米能63

5.1.2 与金属物理一致的光学性质64

5.1.3 标志性的“自由”电子输运性质64

5.2 掺杂金属聚合物的磁化率64

5.3 比热66

5.4 热功率66

5.5 金属反射68

5.6 输运测量68

5.7 朝着金属态中更高的电导率而努力72

5.8 金属性聚合物内禀导电性的估算74

扩展阅读76

第6章 共轭聚合物中的非线性激发：孤子、极化子和双极化子77

6.1 聚乙炔：具有简并基态的半导体77

6.2 反式聚乙炔中的孤子79

6.3 具有非简并基态的聚合物81

6.4 具有非简并基态的共轭聚合物中的极化子和双极化子83

扩展阅读85

第7章 孤子、极化子与双极化子：实验87

7.1 聚乙炔中掺杂诱导的光吸收87

7.2 掺杂聚乙炔中自旋磁化率的ESR测量88

7.3 红外活性振动模90

7.4 反式聚乙炔的光诱导吸收93

7.5 反式聚乙炔中光诱导的电子自旋共振：光生无自旋孤子95

7.6 反式聚乙炔中时间分辨的光诱导吸收：短于250fs的孤子96

7.7 具非简并基态聚合物的掺杂诱导吸收97

7.8 非简并基态共轭聚合物中自旋磁化率的ESR测量98

7.9 非简并基态半导性聚合物中的红外活性振动模100

7.10 聚噻吩中的光诱导吸收：非简并基态100

7.11 时间分辨的光诱导吸收：非简并基态101

扩展阅读101

第8章 共轭聚合物的半导体特性103

8.1 溶液成膜薄膜二极管103

8.2 费米能级可在带隙内调控与移动的半导体106

8.3 半导性聚合物的光学性质108

8.4 呈有序取向和排列的半导性聚合物链的光学性质110

8.5 半导性聚合物中的结构性无序116

8.6 带间跃迁起始点的光电导测量118

8.7 激发荷电极化子所需的光子能量119

8.8 激子束缚能的测量120

8.9 载流子的单分子和双分子复合122

8.10 无序半导性聚合物中的载流子输运123

8.11 小结125

扩展阅读125

第9章 聚合物发光二极管（PLED）和PLED点阵显示屏127

9.1 半导性聚合物发光二极管127

9.2 OLED/PLED器件参数的精确测量130

9.3 半导性聚合物MSM结的Fowler-Nordheim隧穿133

9.3.1 单载流子器件137

9.3.2 PLED工作电压和效率139

9.3.3 MIM模型的局限140

9.3.4 提高载流子注入的方法：空穴阻挡层、电子受体和空穴受体141

9.4 薄膜厚度与EL效率之间的关系142

9.5 电致发光效率的极限143

9.5.1 磷光发光二极管143

9.5.2 荧光发光二极管（单线态-三线态比率）144

9.6 点阵显示屏145

9.7 白光发射147

9.8 溶液加工发光二极管的寿命150

9.9 结论151

扩展阅读151

第10章 发光电化学池153

10.1 引言153

10.2 LEC器件结构153

10.3 LEC工作机理154

10.4 表面型LEC158

10.5 LEC中形成电化学结的直接确认159

10.6 相分离的控制：共轭聚合物加固体电解质160

10.7 LEC对LED：优点和缺点161

10.8 “三明治”构型中结的形成163

10.9 冷冻结LEC164

10.10 使用离子发光聚合物和离子液体添加剂制备的LEC167

10.11 长工作寿命的LEC：离子液体添加剂168

10.12 LEC：总结169

扩展阅读170

第11章 半导性聚合物激光材料171

11.1 半导性聚合物的光增益171

11.2 光诱导的吸收-光损耗的机理175

11.3 共轭半导性聚合物薄膜的放大受激发射177

11.4 半导性聚合物中平面波导的增益、损耗以及ASE光谱的直接测量180

11.4.1 光谱的窄化180

11.4.2 输出功率和线宽的阈值181

11.4.3 作为增益特征的光发射以及增益对光发射的影响181

11.5 通过能量转移降低激射阈值（增加斯托克斯频移）184

11.6 激光谐振结构与真实的激光发射185

11.6.1 微腔聚合物激光186

11.6.2 DFB聚合物激光器187

11.7 电泵浦聚合物激光进展189

11.8 酷似激光的现象和误判实例192

11.9 总结193

扩展阅读194

第12章 从半导性聚合物到受体的光致电荷转移195

12.1 引言195

12.2 共轭聚合物／受体复合物的光物理195

12.3 从半导性聚合物到C60的光致电子转移197

12.4 光致电子自旋共振198

12.5 超快光致电子转移200

12.6 光电导的增敏作用204

扩展阅读206

第13章 光伏电池和光电探测器207

13.1 双功能聚合物二极管207

13.2 给体受体双层异质结210

13.3 本体异质结纳米材料的自发相分离与自组装212

13.4 BHJ太阳电池的纳米形貌213

13.5 使用热退火优化纳米形貌213

13.6 BHJ纳米尺度形貌的表征215

13.7 开路电压的来由221

13.8 本体异质结电池的动力学223

13.9 优化新材料的性能：加工添加剂225

13.10 设计能量转换效率大于10％的本体异质结太阳电池的要求227

13.11 氧化钛TiOx多功能层在本体异质结太阳电池中的应用228

13.12 本体异质结级联太阳电池230

13.13 内量子效率接近100％的本体异质结太阳电池233

13.14 PCDTBT中的复合：一个例子236

13.15 光电探测器239

扩展阅读241

第14章 聚合物场效应晶体管243

14.1 引言243

14.2 有机场效应晶体管工作原理244

14.3 有机场效应晶体管的不同结构248

14.4 迁移率测量中的接触电阻和误差249

14.5 有机场效应晶体管中的诱导极化子252

14.6 高载流子密度下的电荷传输253

14.7 有机绝缘体作OFET的栅介质255

14.8 p沟道、n沟道电路均能工作的有机场效应晶体管259

14.9 发光场效应晶体管260

14.10 高亮度发光场效应晶体管263

14.10.1 双层发光场效应晶体管264

14.10.2 磷光发光场效应晶体管264

扩展阅读266

附录 英文符号与缩略语267

索引271