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第1章 理论基础1

1.1 电磁辐射与电磁波1

1.2 分子的基态电子结构2

1.3 分子的能级4

1.4 分子的激发态4

1.5 分子的激发态物种6

1.6 能量传递和电子转移理论9

第2章 光电测试技术11

2.1 稳态光谱技术11

2.1.1 紫外可见近红外吸收光谱11

2.1.2 荧光光谱13

2.1.3 红外吸收光谱18

2.1.4 拉曼光谱18

2.2 瞬态光谱技术19

2.2.1 飞秒时间分辨吸收光谱技术20

2.2.2 时间分辨荧光光谱技术21

2.2.3 纳秒时间分辨吸收光谱技术22

2.2.4 时间分辨拉曼光谱技术22

2.2.5 瞬态光电压测试技术22

2.3 光谱电化学技术23

2.3.1 紫外可见近红外吸收电化学光谱技术23

2.3.2 电化学拉曼光谱技术24

2.4 色测试技术25

2.4.1 基本原理25

2.4.2 积分球及其测光原理26

2.4.3 光色测试系统的结构27

2.5 电流-电压测试技术27

2.6 电荷迁移率测试技术31

第3章 咔唑和噻唑有机材料的合成及其在电致发光器件中的应用33

3.1 引言33

3.1.1 OLED器件结构与工艺33

3.1.2 OLED各层材料34

3.1.3 多功能材料43

3.1.4 咔唑类材料44

3.1.5 噻二唑类材料46

3.1.6 新材料的设计思路47

3.2 DPDT-ICZ和DNDT-ICZ材料合成与晶体结构49

3.2.1 DPDT-ICZ和DNDT-ICZ的合成49

3.2.2 晶体结构54

3.3 DPDT-ICZ和DNDT-ICZ的性质表征57

3.3.1 合成材料的物理性质58

3.3.2 咔唑类化合物的理论计算66

3.4 吲哚并咔唑类化合物的器件研究67

3.4.1 吲哚并咔唑类化合物的电荷传输性质68

3.4.2 吲哚并咔唑类化合物的非掺杂发光器件70

3.4.3 吲哚并咔唑类化合物的空穴传输性能72

3.4.4 吲哚并咔唑类化合物的主体功能75

3.4.5 吲哚并咔唑类化合物的多功能材料应用79

3.5 联咔唑类化合物的器件研究82

3.5.1 DPA-PCTP-CA的空穴单载流子器件的性能83

3.5.2 DPA-PCTP-CA在荧光器件中的空穴传输性能83

3.5.3 DPA-PCTP-CA在磷光器件中的空穴传输性能86

3.5.4 DPA-PCTP-CA的多功能材料性能88

3.6 噻二唑类化合物的器件研究91

3.6.1 化合物作为空穴注入材料在单载流子器件中的性能92

3.6.2 化合物作为空穴注入材料在荧光器件中的应用94

3.6.3 化合物作为空穴注入材料对多功能材料器件的改进97

第4章 基于界面调控的有机电致发光器件109

4.1 引言109

4.1.1 基本历程109

4.1.2 OLED/PLED的原理和技术特点111

4.1.3 国内外发展114

4.2 基于界面修饰的高效率蓝光PLED119

4.2.1 蓝光PLED的发光特性分析120

4.2.2 高效率蓝光PLED的理论分析121

4.2.3 高效率蓝光PLED的实验验证123

4.2.4 高效率蓝光PLED的表面形貌分析124

4.3 基于界面修饰材料的高效率白光PLED125

4.3.1 白光PLED的研究背景125

4.3.2 白光PLED的发光特性分析126

4.3.3 高效率白光PLED的理论分析129

4.3.4 高效率白光PLED的光谱特性分析130

4.3.5 高效率PLED的表面形貌分析134

4.4 基于银纳米线-聚合物复合电极的高效率柔性磷光聚合物电致发光器件134

4.4.1 柔性聚合物电致发光器件及其电极的研究背景和进展134

4.4.2 复合电极基板的光学特性分析136

4.4.3 基于复合电极基板的蓝光器件的发光特性分析137

4.4.4 基于复合电极基板的高效率蓝光器件的理论分析138

4.4.5 基于复合电极基板的绿光和红光器件的发光特性分析139

4.4.6 基于复合电极基板的高效率器件的光谱特性分析141

4.4.7 基于复合电极基板的高效率器件的弯折特性分析143

4.5 增强光提取的高效率白光聚合物磷光电致发光器件143

4.5.1 有机电致发光器件中光提取的研究背景和进展143

4.5.2 基于复合电极基板器件的基本结构145

4.5.3 复合电极基板的表面结构分析146

4.5.4 基于复合电极基板白光器件的发光特性分析147

4.5.5 基于复合电极基板白光器件的光谱特性分析150

4.5.6 基于复合电极基板白光器件的光提取特性分析152

4.5.7 基于复合电极基板白光器件的弯折特性分析155

第5章 共轭聚合物材料的设计、合成与光伏器件165

5.1 有机聚合物太阳能电池概述165

5.1.1 有机太阳能电池的基本原理165

5.1.2 有机太阳能电池的输出特性166

5.1.3 有机太阳能电池的几种基本结构167

5.1.4 聚合物给体材料的发展169

5.1.5 展望和挑战185

5.1.6 本节研究内容和研究思路187

5.2 基于含不同侧链吩嗪受体核的给受体聚合物的合成与表征188

5.2.1 基于不同侧链长度取代吩嗪的给受体聚合物的合成与光伏器件表征189

5.2.2 聚合物的表征192

5.2.3 基于不同侧链取代位置吩嗪的给受体聚合物的合成与光伏器件表征199

5.2.4 聚合物的合成与表征201

5.3 基于氯代吩嗪受体核的给受体聚合物的合成与表征208

5.3.1 目标分子209

5.3.2 合成过程210

5.3.3 聚合物的合成与表征212

5.4 基于噻吩［3,2-b］并喹喔啉受体核的给受体聚合物的合成与表征220

5.4.1 目标分子220

5.4.2 合成过程221

5.4.3 合成与表征224

第6章 聚噻吩类太阳能电池的形貌与光电性能245

6.1 引言245

6.1.1 有机半导体材料与器件的发展历程245

6.1.2 聚合物太阳能电池的光致电荷过程249

6.2 P3HT在体相异质结共混膜中的相结构特征250

6.2.1 P3HT类活性层的形貌251

6.2.2 P3HT类活性层的光学吸收性能253

6.2.3 P3HT孤立相的指认253

6.2.4 P3HT结晶相和无序相的特征吸收光谱255

6.2.5 P3HT相含量的估算与垂直分布特征257

6.2.6 P3HT相结构的垂直分布特征258

6.2.7 制膜工艺对P3HT吸收光谱的影响260

6.2.8 体相异质薄膜中电荷的生成与传输特征261

6.3 形貌和相界面对P3HT/PCBM体系中电荷传输的影响262

6.3.1 薄膜形貌与晶体结构的表征263

6.3.2 形貌和给受体界面对P3HT正负极化子吸收光谱的影响265

6.3.3 相界面效应对电荷传输过程的影响268

第7章 基于界面与结构设计的光伏器件277

7.1 有机光伏器件的界面结构与材料277

7.2 基于不同受体的平面异质结OPV电池的研究282

7.2.1 引言282

7.2.2 基于富勒烯受体的平面异质结OPV电池的研究284

7.2.3 基于SubPc/C60和Rubrene/C60的OPV电池的研究285

7.2.4 基于空穴传输材料（HTM）/C60的OPV器件的研究286

7.2.5 基于SubPc受体的平面异质结OPV电池的研究287

7.3 基于阳极复合有机界面层修饰的OPV电池的研究291

7.3.1 引言291

7.3.2 复合型阳极界面修饰层的设计295

7.3.3 本节研究设计296

7.3.4 HTL对器件性能的影响298

7.3.5 ETL对器件性能的影响300

7.3.6 复合阳极界面层的工作机理300

7.4 带有阳极界面层的体异质结OPV电池的研究303

7.4.1 引言303

7.4.2 研究工作的设计306

7.4.3 基于SubPc阳极界面层修饰的低浓度给体掺杂OPV电池研究306

7.4.4 基于其他阳极界面层修饰的低浓度给体掺杂OPV电池研究309

7.4.5 使用非TAPC给体掺杂的体异质结OPV电池研究311

7.4.6 带有SubPc阳极界面层的体异质结OPV电池的工作机制312