浙教版八年级数学特殊三角形和一元一次不等式习题含答案

光学材料与元件制造第七章1第7章有机光学材料§7.1有机材料物理基础§7.2有机发光材料§7.3有机光伏材料§7.4有机光学非线性材料光学材料与元件制造第七章27.1有机材料物理基础有机化合物的主要特征:都含有碳原子,即都是含碳化合物或碳氢化合物.绝大多数有机化合物也都含有氢,从结构上看,所有的有机化合物都可以看作碳氢化合物以及从碳氢化合物衍生而得的化合物。对CO、CO2、CO32-等简单化合物习惯上还是称作无机化合物.光学材料与元件制造第七章31.有机化合物的分子结构分子内的键以共价键为主(共价单键、双键、三键)力的大小与距离的平方成反比分子之间以较弱的氢键或范德华键相互连接力的大小与原子距离的六次方成反比有机材料显得柔软，熔点低，导电性能差，抗环境稳定性差名称组成分子结构沸点(℃)甲烷CH4-164乙烷C2H6-88.6丙烷C3H8-42.1丁烷C4H10-0.5戊烷C5H1236.1戌烷C6H1469.0光学材料与元件制造第七章4ROHROR'RCOOHRCOHRCHHHOHCHHHOCHHHCOHHOH有机物基本官能团FamilyCharacteristicUnitsRepresentativeCompoundAlcohols醇Methylalcohol甲醇Ethers醚Dimethylether乙醚Acids酸Aceticacid甲酸Aldehydes醛Formaldehyde甲醛Aromatichydrocarbons芳烃Phenol苯酚有机分子的结构异构与几何异构光学材料与元件制造第七章5正丁烷，-0.5℃异丁烷，-12.3℃结构异构：1-丙醇与2-丙醇，乙醇与甲醚几何异构中：对映异构，非对映异构光学材料与元件制造第七章62.有机材料的电子特性2.有机材料的电子特性C：1s22s22p2：4个外层电子2个2s成对，2个2p不成对sp3杂化：CH4由碳原子的四个sp3杂化轨道与氢原子的1s轨道形成四面体取向分子轨道sp2杂化：碳原子的2s轨道与两个p(px,py)轨道组合成为三个sp2杂化轨道和一个未杂化的pz轨道C2H4：sp2轨道——σ键；pz轨道(侧向重叠)——π键苯：pz轨道与相邻pz轨道相互重叠，贯穿整个苯环分子的连续π键，碳原子平面上下的电子离域化(delocalized)π电子(或称离域电子)对于有机分子间的电流传导起了重要的作用光学材料与元件制造第七章7共轭化合物(conjugatedcompound)光学材料与元件制造第七章8PA:聚乙炔，PPyr:聚吡咯，PT：聚噻吩，PPP:聚对苯撑，PAN:聚苯胺，PPV:聚苯撑乙烯具有非局域电子系统的有机化合物共轭有机材料所体现出来的优异的光电特性是与其共轭结构中的电子状态紧密相关的分子轨道光学材料与元件制造第七章9由组成分子的原子价键轨道线性组合而成。成键轨道：能量低于原轨道能量，被一对自旋相反的电子所占据反键轨道：能量高于原轨道能量，基态时候未被占据，能够被激发态的电子所占据光学材料与元件制造第七章10123*1*2*31()()61()(22)231()()21()(22)231()()21()()6babcdefbabcdefbbcefabcdefbcefabcdefzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz基态与激发态光学材料与元件制造第七章11电子在分子中排布时总是先占据能量最低的轨道，即符合能量最低原理。电子排布时，每一个轨道只能容纳两个电子(pauli不相容原理)，且每个轨道上运动的电子，其自旋是相反的(Hund规则)。基态：2s+1LJ：S=Σms2S+1：多重态。基态时S=0，2S+1=1，绝大多数分子的基态是单重态(singletstate,S0).当分子中含有两个未配对的、自旋方向相同的电子(=1)时，基态自旋多重态2S+1=3，该分子基态处于三重态(tripletstate,T0)。1122S激发态：激发过程中，电子的自旋状态没有改变，激发态分子的S为零，分子处于各种激发单重态(S1,S2,S3)。激发过程中，跃迁的电子自旋发生了翻转，S=1，2S+1=3，分子就处于激发三重态(T1,T2,T3)。有机分子的雅布伦斯基图光学材料与元件制造第七章12Abs：吸收，FI：荧光，Phos：磷光，IC：系内转换，ISC：系间窜越载流子doner:失去电子能力强的有机分子；acceptor：得到电子能力强的分子给体失去电子，其HOMO轨道空出来，相当于在HOMO轨道上产生一个空穴；其他分子上的电子可以跳跃到这个分子的HOMO轨道上，相当于空穴在有机材料中的跳跃(hopping)传输；电荷载流子（电子或空穴）在分子之间或链之间跳跃(hopping)，有机物的载流子迁移率相比无机物小得多室温下，无机半导体的载流子迁移率为100-104cm2V-1s-1,而最有序的有机分子材料的载流子迁移率为1cm2V-1s-1，而且这是上限，对于无序的有机分子体系及聚合物而言，迁移率只有上限的10-3到10-5倍。有机材料低的迁移率导致低的电导率σ=neμ，有机物的电导率σ=10-6S/cm。要使有机分子表现出半导体，甚至导体的特征(导电有机物)，必须使它们的共轭结构产生某些缺陷——掺杂。改性聚乙炔电导率可以达到σ=10-2-10-3S/cm光学材料与元件制造第七章13激子电子与空穴通过库仑力束缚在一起，形成一种电中性的、非导电的激发态，称为激子(exciton)，其能量将会比激发态分子更低有机材料中，激子态(excitonicstate)决定了分子中载流子的运动、能量传递以及材料的光吸收、光发射、激射和光学非线性等特性。有机材料中，激子是局限在固体中迁移的分子激发态，在分子之间（小分子）或沿着聚合物骨架在链与链之间跳跃。直至复合，发出光或热。有机材料中主要的激子类型为frenkel激子，结合能约1eV,在高度有序的分子晶体结构中，存在弱结合电荷迁移激子(CTexciton),可以从光谱中探测到，CT激子尺寸较大，结合能为10-100meV.光学材料与元件制造第七章14(a)Frankel激子的范围只局限在一个有机分子内；(b)Wannier-Mott激子的半径远大于相邻分子的间距；(c)CT激子的范围介于二者之间光学材料与元件制造第七章15FrenkelexcitonsInmaterialswithasmalldielectricconstant,theCoulombinteractionbetweenanelectronandaholemaybestrongandtheexcitonsthustendtobesmall,ofthesameorderasthesizeoftheunitcell.Molecularexcitonsmayevenbeentirelylocatedonthesamemolecule,asinfullerenes.ThisFrenkelexciton,namedafterYakovFrenkel,hasatypicalbindingenergyontheorderof0.1to1eV.Frenkelexcitonsaretypicallyfoundinalkalihalidecrystalsandinorganicmolecularcrystalscomposedofaromaticmolecules,suchasanthraceneandtetracene.光学材料与元件制造第七章16Wannier-MottexcitonsInsemiconductors,thedielectricconstantisgenerallylarge.electricfieldscreeningtendstoreducetheCoulombinteractionbetweenelectronsandholes.TheresultisaWannierexciton,whichhasaradiuslargerthanthelatticespacing.becauseofthelowermassesandthescreenedCoulombinteraction,thebindingenergyisusuallymuchlessthanahydrogenatom,typicallyontheorderof0.01eV.Wannier-Mottexcitonsaretypicallyfoundinsemiconductorcrystalswithsmallenergygapsandhighdielectricconstant,buthavealsobeenidentifiedinliquids,suchasliquidxenon.ZnO：60meV，GaN：25meV3.有机材料的光学特性光吸收：有机材料的光吸收指的是处于基态S0的分子(电子填充至HOMO)在激发光的作用下，电子被激发到反键轨道的过程。经由吸收所形成的激发态以单重态Sn为主(S1,S2,S3…)，由单重基态S0跃迁到三重激发态Tn的几率非常小。由n→π*，n→σ*，π→π*，σ→σ*的跃迁是可行的。n轨道指的是由杂原子，如O,N,P等形成的非键轨道，占有n轨道的一对电子通常是原子的孤对电子而当入射光子λ200nm时，光吸收将会导致n，π的电子被允许跃迁，而σ→σ*的吸收范围在100-200nm，因此σ电子的跃迁将被禁戒。光学材料与元件制造第七章17生色团(chromophore)光学材料与元件制造第七章18生色团典型的有机分子最大吸收波长λmax/nm摩尔消光系数εmax/Lmol-1cm-1电子跃迁模式乙烯193104π-π*乙炔1736×103n-π*丙酮18727110315π-π*n-π*偶氮甲烷34754n-π*亚硝基新丁烷30066510020π-π*n-π*亚硝酸戊酯219357219357π-π*n-π*有机分子中典型的生色基团及其相应的吸收特性激发态的失活(deactivation)分子内失活：包括属于辐射跃迁的荧光(Fluorescence)、磷光(phosphorescence)，以及属于非辐射跃迁的系内转换(internalconversion,IC)到基态和系间窜越(intersystemcrossing,ISC)到三重态。S0→S1(Abs):S1→S0(FI/IC)，S1→T1(ISC)，T1→S0(Phos)S0→T1(Abs),T1→S0(IC)被禁绝影响有机分子荧光产生的因素：分子具有大的共轭π键结构；分子具有刚性平面结构光学材料与元件制造第七章19共轭π键结构越大，其荧光峰越移向长波方向，且荧光强度得到增强分子中含对位苯撑、强极性基团、高度可极化基团或氢键光学材料与元件制造第七章20激发态的失活(deactivation)光学材料与元件制造第七章21有机材料在光电子学上的运用光学材料与元件制造第七章22有机材料在光电子学上的运用传统光学塑料：CR39（PPG），PMMA，聚苯乙烯，聚碳酸酯等—易成型，可抛光，热稳定性好染料分子：染料激光器——Rhodamine,DCM,Courmarin等液晶分子：性能优异的光电显示材料——LCD光学材料与元件制造第七章23塑料性能PMMA聚甲基丙烯酸甲酯PS聚苯乙烯PC聚碳酸酯SAN苯乙烯丙烯腈共聚体TPX聚4-甲基戊烯CR-39烯丙基二甘醇碳酸酯折射率1.491.591.5861.5331.4651.498色散57.530.829.942.456.257.8密度(g/cm3)1.181.041.21.090.831.32玻璃化温度(℃)105100145导热系数W(mK)-10.167-2.2510.100-0.1380.193耐有机溶剂芳香族，氯化烃溶解烃类，酮类脂肪族侵蚀不溶于脂肪族，