納米科學與技術：有機場效應晶體管 下載 mobi epub pdf 電子書 2026

內容簡介

　　有機場效應晶體管是有機電路的基本構築單元，也是分析有機半導體傳輸性能的有力工具。基於有機場效應晶體管的顯示器、電子紙、射頻商標等産品已經走人人們的視野，預示有機場效應晶體管具有巨大的應用前景。
　　《納米科學與技術：有機場效應晶體管》共分10章，係統、全麵地介紹瞭有機場效應晶體管的發展曆史，基本概念與原理，材料的選取、製備與錶徵，晶體管的構築與實際應用等內容。
　　《納米科學與技術：有機場效應晶體管》可供高等院校化學、材料、物理和信息等專業高年級本科生、研究生、教師，研究院所科研人員等閱讀和參考。

作者簡介

　　鬍文平，中國科學院化學研究所研究員。1993年在湖南大學化學化工係獲得學士學位，1996年在中國科學院金屬腐蝕與防護研究所（現並入中國科學院金屬研究所）獲得碩士學位，1999年在中國科學院化學研究所獲得博士學位。受日本學術振興會（JSPS）和德國洪堡基金的資助，先後在日本大阪大學和德國斯圖加特大學工作，隨後加入日本電信電話株式會社（NTT）。2003年入選中國科學院”百人計劃”，2004年獲中國科學院“百人計劃”擇優支持，2007年獲“國傢傑齣青年科學基金”資助，中國化學會一英國皇傢化學會青年化學奬等榮譽。主要從事有機場效應晶體管等分子器件的研究，在Chem.Soc.Rev.，Acc.Chem.Res.，J.Am.Chem.Soc.，Adv.Mater.，Phys.Rev.Lett.等期刊發錶論文200餘篇。

內頁插圖

目錄

《納米科學與技術》叢書序
前言
第1章晶體管及其發展曆史
1.1引言
1.2晶體管的發展
1.2.1真空三極管
1.2.2點接觸晶體管
1.2.3雙極型與單極型晶體管
1.2.4矽晶體管
1.2.5集成電路
1.2.6場效應晶體管與金屬—氧化物—半導體管
1.2.7微處理器
1.3摩爾定律及其挑戰
1.3.1摩爾定律
1.3.2摩爾定律的挑戰
1.3.3納米晶體管與分子晶體管
參考文獻
第2章有機場效應晶體管基本介紹
2.1幾個基本的物理概念
2.1.1電子與空穴
2.1.2費米子、費米能級與功函數
2.1.3能級與能帶
2.1.4金屬、半導體與絕緣體
2.1.5金屬—半導體接觸
2.1.6肖特基勢壘
2.1.7平帶電壓和閾值電壓
2.2有機場效應晶體管
2.2.1有機場效應晶體管的基本結構
2.2.2有機場效應晶體管的基本工作原理
2.2.3有機場效應晶體管的工作模式
2.2.4有機場效應晶體管的能級結構
2.3有機場效應晶體管的基本參數
2.3.1輸齣與轉移特性麯綫
2.3.2閾值電壓Vt
2.3.3場效應遷移率
2.3.4電流開關比Ion／Ioff
2.3.5亞閾值斜率
2.4有機場效應晶體管的優點與應用
參考文獻
第3章有機場效應晶體管中的電荷傳輸
3.1引言
3.2有機半導體遷移率的主要測試方法
3.2.1飛行時間法
3.2.2空間電荷限製電流法
3.2.3聲錶麵波法
3.2.4有機場效應晶體管法
3.2.5霍爾效應法
3.3有機場效應晶體管中影響電荷傳輸的主要因素
3.3.1導電溝道
3.3.2注入勢壘
3.3.3分子結構和堆積方式
3.3.4缺陷和雜質
3.4有機場效應晶體管的電荷傳輸模型
3.4.1能帶傳輸
3.4.2躍遷傳輸
3.4.3極化子模型
3.4.4多重陷阱捕獲與釋放模型
3.5總結與展望
參考文獻
第4章有機小分子場效應材料
4.1引言
4.2有機小分子場效應材料的分類
4.2.1p型有機小分子場效應材料
4.2.2n型有機小分子場效應材料
4.3目前存在的主要問題和發展趨勢
參考文獻
第5章共軛高分子場效應材料
5.1引言
5.2高性能共軛高分子場效應材料
5.2.1高性能共軛高分子材料的設計要求
5.2.2p型共軛高分子材料
5.2.3n型共軛高分子材料
5.2.4雙極性共軛高分子材料
5.3提高共軛高分子器件性能的途徑
5.3.1優化共軛高分子材料本身的性能
5.3.2優化溶液成膜工藝和後續處理過程
5.3.3製備共軛高分子單軸取嚮有序薄膜
5.3.4製備共軛高分子微納晶
5.4總結與展望
參考文獻
第6章有機場效應晶體管絕緣層材料
6.1引言
6.2無機絕緣層
6.2.1無機絕緣材料
6.2.2無機絕緣層中影響器件性能的因素
6.2.3無機絕緣層的製備
6.3聚閤物絕緣層
6.3.1聚閤物的介電性能
6.3.2聚閤物絕緣層材料
6.3.3聚閤物絕緣層中影響器件性能的因素
6.4自組裝單／多層絕緣層
6.4.1自組裝單／多層絕緣層的發展
6.4.2自組裝單／多層絕緣層的材料
6.4.3自組裝單／多層絕緣層的製備
6.4.4自組裝單／多層絕緣層的應用
6.5展望
參考文獻
第7章有機場效應晶體管的錶界麵工程
7.1引言
7.2絕緣體／半導體界麵
7.2.1界麵形貌
7.2.2電學效應
7.2.3自組裝單分子層修飾的絕緣層界麵
7.3電極／半導體界麵
7.3.1接觸電阻的測量
7.3.2接觸電阻的産生
7.3.3電極／半導體界麵
7.4小結
參考文獻
第8章有機薄膜場效應晶體管的構築
8.1引言
8.2薄膜的結構＼形貌對場效應晶體管性能的影響
8.3溶液法製備有機薄膜
8.3.1鏇塗法
8.3.2滴注法
8.4LB膜法
8.5真空沉積法
8.6其他薄膜製備方法
8.6.1區域滴注技術
8.6.2噴墨打印方法
8.6.3自組裝分子膜
8.7電極構築技術
8.8薄膜的分析錶徵技術
參考文獻
第9章有機單晶場效應晶體管
9.1引言
9.2單晶及結構
9.2.1單晶、多晶與非晶
9.2.2有機單晶的結構特點
9.3有機單晶的生長方法
9.3.1氣相Bridgman法
9.3.2物理氣相傳輸法
9.3.3溶液法
9.4有機單晶的結構及形貌控製
9.4.1內因——分子結構
9.4.2外因——生長條件
9.5有機單晶的錶徵
9.5.1X射綫衍射
9.5.2原子力顯微鏡
9.5.3其他方法
9.6有機單晶場效應晶體管
9.6.1有機單晶場效應晶體管的構築
9.6.2有機單晶場效應晶體管中的電荷傳輸
9.6.3有機單晶場效應晶體管中的光誘導過程
9.6.4有機單晶場效應晶體管中的晶體缺陷
9.6.5有機單晶場效應晶體管的性能
9.7有機微納單晶晶體管
9.7.1有機微納單晶晶體管的優勢
9.7.2有機微納單晶晶體管的構築
9.7.3基於有機微納單晶的高性能邏輯電路
9.8展望
參考文獻
第10章有機柔性器件、印刷器件與電路
10.1引言
10.2有機柔性器件
10.2.1製作柔性器件的必要條件
10.2.2柔性器件的常見材料
10.3印刷器件
10.3.1印刷的類型
10.3.2印刷器件
10.4有機電路
10.4.1電路的基本單元
10.4.2有機場效應電路
10.5展望
參考文獻

前言/序言

探索微觀世界的奇跡：納米科技與尖端電子學 這是一部深刻剖析納米科學與技術在電子學領域革命性應用的作品，聚焦於一個極具潛力的前沿方嚮：有機場效應晶體管（Organic Field-Effect Transistors，OFETs）。本書不僅是理論的殿堂，更是實踐的指南，旨在為讀者構建一個全麵、深入且富有啓發性的理解框架，涵蓋從基礎原理到前沿進展，再到未來發展趨勢的每一個關鍵環節。 第一部分：納米科學與技術的基石——微觀世界的奧秘 在深入OFETs之前，本書首先為讀者鋪墊瞭堅實的理論基礎。我們從“納米”這一概念的起源與定義齣發，揭示隱藏在原子和分子尺度上的奇妙物理和化學現象。這一部分將詳細闡述： 納米尺度的獨特性質： 深入探討當材料尺寸縮小到納米級彆時，會發生哪些顛覆性的變化。我們將分析錶麵積與體積比的急劇增加如何影響材料的反應活性、催化性能；量子效應（如量子尺寸效應、量子隧穿效應）如何改變材料的電子、光學和磁學性質；以及宏觀世界中不易察覺的範德華力、氫鍵等微弱相互作用在納米尺度上的重要性。 納米材料的製備技術： 詳細介紹當前主流的納米材料製備方法。這包括自上而下的方法，如機械研磨、化學刻蝕、光刻等，以及自下而上的方法，如化學閤成（溶膠-凝膠法、微乳液法、熱解法）、物理氣相沉積（PVD，如濺射、蒸發）和化學氣相沉積（CVD）等。對於每種方法，我們將分析其原理、優勢、局限性以及適用於製備的特定納米材料類型。 納米材料的錶徵手段： 介紹用於觀察、測量和分析納米材料性質的關鍵技術。我們將深入講解掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）在揭示納米結構形貌方麵的作用；原子力顯微鏡（AFM）如何實現原子級分辨率的錶麵成像和力學性質測量；X射綫衍射（XRD）在分析晶體結構和尺寸上的應用；以及紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）、熒光光譜（PL）在研究納米材料光學性質上的價值。 納米科技在各領域的應用概覽： 在介紹完納米科學的基礎後，本書將簡要迴顧納米科技在生物醫學（藥物遞送、診斷成像）、能源（太陽能電池、催化劑）、環境（汙染物治理、傳感器）等領域的廣泛應用，以此引齣其在電子學領域的巨大潛力。 第二部分：有機場效應晶體管（OFETs）——電子學的綠色革命 OFETs是本書的核心焦點，我們將對其進行係統且深入的剖析： OFETs的基本原理與結構： 詳細解釋OFETs的工作機製。我們將從半導體物理學齣發，闡述電場如何調製有機半導體材料的電導率。深入分析OFETs的典型結構，包括源電極、漏電極、柵電極、絕緣層（柵介質）和有機半導體層，並詳細介紹不同結構（如底柵頂接觸、頂柵底接觸等）的優缺點。 有機半導體材料的種類與特性： 這是OFETs能否成功的關鍵。本書將係統介紹兩大類重要的有機半導體材料： 小分子有機半導體： 如並五苯、吩嗪、酞菁等。我們將分析它們的分子結構、π共軛體係的形成、堆積方式以及這些因素如何影響載流子遷移率和穩定性。 聚閤物有機半導體： 如聚(3-己基噻吩) (P3HT)、聚(9,9-二辛基芴-alt-聯苯並噻二唑) (F8BT) 等。我們將討論聚閤物鏈的結構、分子量、結晶度對載流子傳輸的影響，以及共混體係的優勢。 其他新興有機半導體材料： 包括具有特殊結構的有機分子和聚閤物，以及有機-無機雜化材料等。 材料性能的關鍵指標： 詳細介紹評價有機半導體材料性能的幾個重要指標，包括載流子遷移率（μ）、開關比（Ion/Ioff）、閾值電壓（Vth）、亞閾值擺幅（SS）以及環境穩定性（空氣、光、熱等）。 OFETs的製備工藝與器件優化： 深入探討OFETs的實際製造過程。 薄膜沉積技術： 詳細介紹溶液法（鏇塗、噴墨打印、颳塗）和氣相沉積法（真空熱蒸發）在有機半導體層和絕緣層製備中的應用，分析不同方法的特點和對器件性能的影響。 電極材料與界麵工程： 探討源漏電極材料（Au, Ag, Pd等）的選擇，以及電極與有機半導體界麵對載流子注入效率的重要性。研究錶麵處理技術（如SAMs）如何改善界麵接觸。 柵介質的選擇與優化： 分析有機絕緣材料（如PMMA, PZT, SiO2等）和無機絕緣材料（如Al2O3, HfO2等）在OFETs中的作用，討論介電常數、漏電流、界麵陷阱等對器件性能的影響。 器件結構設計與性能提升： 探討不同器件構型（如多層結構、柵極工程）如何提高遷移率、降低閾值電壓，以及如何通過封裝技術提高OFETs的環境穩定性。 OFETs的驅動電路與應用探索： OFETs作為基本邏輯門： 解釋OFETs如何構築非門、與門、或門等基本邏輯電路，以及它們的性能特點。 OFETs在柔性電子領域的應用： 重點介紹OFETs在柔性顯示驅動、電子標簽、可穿戴電子設備、智能包裝等領域的巨大潛力，分析其柔韌性、可大麵積製備的優勢。 OFETs在傳感器領域的應用： 探討OFETs如何用於檢測氣體、化學物質、生物分子等，分析其高靈敏度和選擇性的可能來源。 OFETs在有機光電器件中的集成： 討論OFETs如何與有機發光二極管（OLEDs）、有機光伏電池（OPVs）等器件結閤，實現更復雜的功能。 第三部分：前沿進展與未來展望 本書的第三部分將帶領讀者迴顧OFETs領域的最新研究動態，並展望其未來的發展方嚮： 高性能有機半導體材料的開發： 介紹新型高遷移率、高穩定性的有機小分子和聚閤物材料的設計理念和閤成策略，以及在分子工程、共軛設計方麵的最新突破。 新型器件結構與製造工藝： 探討基於二維材料、三維堆積結構的OFETs，以及采用更先進的印刷技術（如捲對捲印刷）實現低成本、大批量生産的挑戰與機遇。 環境穩定性的提升策略： 深入研究導緻OFETs在空氣中性能下降的因素（如氧氣、水分、光照），並介紹有效的封裝技術、材料改性策略和器件設計來提高其長期穩定性。 OFETs與人工智能、物聯網的融閤： 展望OFETs在構建智能傳感器網絡、低功耗物聯網設備、可編程邏輯電路等方麵的應用前景，以及與AI算法結閤實現更智能化的數據處理和決策。 可持續性與綠色電子： 強調OFETs在材料選擇、製備工藝、器件迴收等方麵所體現的綠色電子理念，以及其在推動電子産業可持續發展中的重要作用。 未解決的挑戰與研究方嚮： 誠實地指齣當前OFETs研究中存在的關鍵技術瓶頸，如工藝集成難度、長期穩定性、功耗優化等，並為未來的研究提齣方嚮性的建議。 本書力求以清晰的邏輯、嚴謹的論證和豐富的實例，帶領讀者全麵理解納米科學如何賦能OFETs技術，共同探索微觀世界帶來的無限可能，以及OFETs如何在未來的電子學領域掀起一場綠色、靈活、智能的革命。無論您是納米科技的研究者、電子工程師，還是對前沿科技充滿好奇的學生和愛好者，本書都將為您提供寶貴的知識和深刻的啓迪。