第一篇：基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管化學(xué)傳感器

基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管化學(xué)傳感器

摘 要：化學(xué)傳感器是基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)重要的應(yīng)用方向。本文介紹了有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管化學(xué)傳感器的工作原理和優(yōu)點(diǎn)，總結(jié)了近年來有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管化學(xué)傳感器的發(fā)展過程、優(yōu)化方法，以及此類器件在氣體傳感、液體傳感等領(lǐng)域的不同應(yīng)用方向。并對(duì)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管化學(xué)傳感器在將來的陣列化、多功能、柔性化等方向的發(fā)展趨勢(shì)做了展望。

關(guān)鍵詞：有機(jī)半導(dǎo)體；有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管；化學(xué)傳感器；柔性電子器件

中圖分類號(hào)：O62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

有機(jī)半導(dǎo)體是基于有機(jī)共軛分子的一類具有半導(dǎo)體電學(xué)特性的有機(jī)物，根據(jù)其分子類型可以分為小分子有機(jī)半導(dǎo)體和聚合物半導(dǎo)體。科研工作者們圍繞基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的電子器件展開了大量的研究，認(rèn)為有機(jī)半導(dǎo)體將開辟電子器件的新時(shí)代――有機(jī)電子器件時(shí)代。目前為止，大量的有機(jī)半導(dǎo)體材料被發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)形成了一個(gè)巨大的半導(dǎo)體材料體系。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已發(fā)現(xiàn)的有機(jī)半導(dǎo)體材料已經(jīng)超過700種。和傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體器件相比，有機(jī)半導(dǎo)體繼承了有機(jī)物的特性，因此擁有一些優(yōu)點(diǎn)，例如：有機(jī)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的多樣性允許通過分子設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)材料的功能化；有機(jī)半導(dǎo)體材料具有柔韌性，可以利用柔性基底，制備全柔性器件，進(jìn)而得到柔性顯示屏、柔性集成電路、電子紙等可卷曲、可折疊產(chǎn)品；大部分有機(jī)半導(dǎo)體材料可采用低成本易操作的溶液法進(jìn)行器件的制備，如噴墨打印、旋涂、滴注、印刷等，有利于大規(guī)模制備集成電路，制備成本低等。由于有機(jī)半導(dǎo)體的這些特點(diǎn)，因而科研機(jī)構(gòu)廣泛地研究其用在有機(jī)發(fā)光器件、有機(jī)光檢測(cè)器、有機(jī)太陽能電池、壓力傳感器、有機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備、柔性平板顯示、記憶組件、大規(guī)模集成電路、電子紙等眾多領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景。

有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管是以有機(jī)半導(dǎo)體材料作為核心的晶體管器件，其器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，包含半導(dǎo)體層，介電層以及3個(gè)終端（源極，漏極和柵極）。由于有機(jī)半導(dǎo)體作為有機(jī)物本身的物理和化學(xué)特性，因此其導(dǎo)電能力容易隨著外部的環(huán)境而變化，這一特性使得有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管在化學(xué)傳感中有著良好的應(yīng)用前景。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及人類對(duì)生活環(huán)境和生活水平的要求的提高，能有效探測(cè)各類有害化學(xué)物質(zhì)的傳感器在國防軍事，工業(yè)生產(chǎn)，環(huán)境監(jiān)控以及醫(yī)療衛(wèi)生等方面有著越來越重要的作用。而近年來，關(guān)于食品衛(wèi)生安全方面的問題和隱患正越來越受到人們的重視，比如蔬菜水果上的農(nóng)藥殘留，奶粉中的三聚氰胺、過期食品的濫用，以及有害化學(xué)添加劑在食品中的使用等一系列事件和現(xiàn)象，更使得能方便有效地檢測(cè)食品安全的傳感器成為當(dāng)前亟待研究的重要課題。常用的化學(xué)檢測(cè)儀器通常成本高，體積大，操作復(fù)雜，無法完全滿足當(dāng)前的實(shí)際需要。尤其是在人們的日常生活中需要低成本易操作的檢測(cè)方法，現(xiàn)有的檢測(cè)儀器和手段的應(yīng)用受到很多方面的限制。因此，研究一種低成本，操作簡單，攜帶方便的有害物質(zhì)探測(cè)傳感器具有非常重大的科研意義。

基于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的傳感器有著成本低，簡單輕便，檢測(cè)方便快速等諸多優(yōu)點(diǎn)。能極大地彌補(bǔ)大型化學(xué)檢測(cè)儀器的不足，適合在日常生活中廣泛應(yīng)用，成為對(duì)現(xiàn)有化學(xué)檢測(cè)儀器和手段的有效補(bǔ)充。更重要的是，可以通過化學(xué)合成的方法制備合成帶有特定分子基團(tuán)和分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)半導(dǎo)體材料，在保持材料的電學(xué)性能的同時(shí)，控制改變材料的化學(xué)特性，從而大大提高有機(jī)半導(dǎo)體材料對(duì)特定化學(xué)物質(zhì)的探測(cè)靈敏度和選擇性。此外，基于晶體管結(jié)構(gòu)的傳感器能直接以輸出電流作為傳感器的輸出信號(hào)，不需要進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，因此結(jié)構(gòu)簡單，非常有利于傳感器的小型化。相對(duì)而言，許多其他類型的傳感器需要專門的附加器件把某種物理量或者化學(xué)量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，使得整體的傳感器器件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，不利于在日常生活中大范圍地使用。而且基于晶體管結(jié)構(gòu)的傳感器能提供更多的關(guān)于探測(cè)目標(biāo)物質(zhì)的信息，從而得到更準(zhǔn)確更具選擇性的探測(cè)。

有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管化學(xué)傳感器的傳感探測(cè)工作原理就是利用被檢測(cè)物分子與有機(jī)半導(dǎo)體層之間的物理、化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。例如利用被檢測(cè)物質(zhì)和有機(jī)半導(dǎo)體層的電荷相互作用、電荷摻雜等相互作用，引起有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的電荷的移動(dòng)速度、濃度的改變，從而改變器件的輸出電流特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)物質(zhì)的辨識(shí)性和定量化檢測(cè)，因此提高傳感靈敏度和選擇性的基本策略是加強(qiáng)待檢測(cè)物與半導(dǎo)體特異性相互作用。

早期有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管化學(xué)傳感器的研究主要集中氣體傳感中。近些年，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究被拓展到了液體傳感中。比如斯坦福大學(xué)的鮑哲南教授和她領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)報(bào)道了能在水溶液環(huán)境下工作的基于有機(jī)半導(dǎo)體薄膜晶體管的傳感器。當(dāng)前國際上現(xiàn)有研究中的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管化學(xué)傳感器基本都基于薄膜晶體管結(jié)構(gòu)，然而有機(jī)半導(dǎo)體薄膜結(jié)構(gòu)的固有特性限制了化學(xué)傳感器靈敏度和反應(yīng)速度進(jìn)一步提高的空間。因?yàn)樘綔y(cè)目標(biāo)分子需要在有機(jī)半導(dǎo)體薄膜中擴(kuò)散傳輸，并在所有可吸附點(diǎn)達(dá)到濃度平衡后才能使有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管化學(xué)傳感器的反應(yīng)達(dá)到最高點(diǎn)。因此有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的厚度在近幾年的研究中不斷被減小，以減小探測(cè)目標(biāo)分子在擴(kuò)散穿透薄膜所需的時(shí)間，從而提高傳感器的靈敏度和反應(yīng)速度。科研人員曾研究開發(fā)了超薄的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜晶體管傳感器，最薄的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜達(dá)到了幾個(gè)納米厚度，已經(jīng)接近了這種薄膜結(jié)構(gòu)的極限，無法再通過減小有機(jī)半導(dǎo)體薄膜厚度來進(jìn)一步提高傳感器性能。

未來的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其發(fā)展方向主要有陣列化、多功能、柔性化等方向。陣列化的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管使用多個(gè)同類或不同類的有機(jī)半導(dǎo)體和晶體管單元，將他們整合在一個(gè)器件上，這樣不同的器件會(huì)對(duì)每種化學(xué)探測(cè)目標(biāo)有不同的反應(yīng)，從而形成一?N反應(yīng)圖譜，以此能有效提高器件的探測(cè)選擇性和準(zhǔn)確度。多功能化指器件具備除了化學(xué)傳感以外不同的探測(cè)能力，例如對(duì)溫度和壓力的探測(cè)。柔性化的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管利用有機(jī)半導(dǎo)體本身的柔性優(yōu)點(diǎn)，制備整體能彎曲變形的傳感器薄膜，可以在電子皮膚等領(lǐng)域有潛在應(yīng)用。此外，進(jìn)一步提高有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管化學(xué)傳感器的長期穩(wěn)定性也是一個(gè)重要的發(fā)展方向。而從傳感器種類方面看，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器的種類將越來越多，也越來越完善。有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器的核心部分是有機(jī)半導(dǎo)體層，因此有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)展對(duì)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器的發(fā)展起到重要推進(jìn)作用。隨著有機(jī)半導(dǎo)體材料種類的繼續(xù)增多，基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的傳感器種類和數(shù)量也將逐漸增多，這種便捷的低成本傳感器將用于更多的場(chǎng)合，獲得更好的性能。

參考文獻(xiàn)

[1]胡文平.有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管[M].北京：科學(xué)出版社，2011.[2]劉雅玲，李洪祥，胡文平，等.有機(jī)單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管[J].化學(xué)進(jìn)展，2006（18）：189.

第二篇：有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和研究

有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究

摘要：有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Organic Field Effect Transistors,OFETs)是以有機(jī)半導(dǎo)體材料作為有源層的晶體管器件。和傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體器件相比，由于其可應(yīng)用于生產(chǎn)大面積柔性設(shè)備而被人們廣泛的研究，在有機(jī)發(fā)光、有機(jī)光探測(cè)器、有機(jī)太陽能電池、壓力傳感器、有機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備、柔性平板顯示、電子紙等眾多領(lǐng)域具有潛在而廣泛的應(yīng)用前景。文中對(duì)OFET結(jié)構(gòu)和工作原理做了簡要介紹，之后重點(diǎn)討論了最近幾年來OFET中有機(jī)材料和絕緣體材料的發(fā)展?fàn)顩r，接著總結(jié)了OFET制備技術(shù)，最后對(duì)OFET發(fā)展面臨問題及應(yīng)用前景做了歸納和展望。關(guān)鍵詞：有機(jī)半導(dǎo)體材料；有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管；遷移率;絕緣體材料；柔性面板顯示

0引言

場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor FET)是利用電場(chǎng)來控制固體材料導(dǎo)電性能的有源器件。由于其所具有體積小、重量輕、功耗低、熱穩(wěn)定性好、無二次擊穿現(xiàn)象以及安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為微電子行業(yè)中的重要元件之一。

目前無機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管已經(jīng)接近小型化的自然極限，而且價(jià)格較高，在制備大表面積器件時(shí)還存在諸多問題。因此，人們自然地想到利用有機(jī)材料作為FET的活性材料。自1986年報(bào)道第一個(gè)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)以來，OFET研究得到快速發(fā)展，并取得重大突破。由于OFET具有以下突出特點(diǎn)而受到研究人員的高度重視：材料來源廣，工作電壓低，可與柔性襯底兼容，適合低溫加工，適合大批量生產(chǎn)和低成本，可溶液加工成膜等。從使用共扼低聚物成功地制造出第一個(gè)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，到全有機(jī)全溶液加工的光電晶體管的誕生，這些突破性進(jìn)展對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)展無論從理論上還是工業(yè)生產(chǎn)上都起到了巨大的推動(dòng)作用。

1器件結(jié)構(gòu)、工作原理及性能評(píng)定

1.1有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管基本結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的主要包括底柵和頂柵兩種結(jié)構(gòu)，其中底柵和頂柵結(jié)構(gòu)又分別包括頂接觸和底接觸兩種結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1典型的OFET結(jié)構(gòu)

OFET 一般采用柵極置底的底柵結(jié)構(gòu)，即圖 1(a)、(b)所示的兩種結(jié)構(gòu)，它們分別是底柵-頂接觸結(jié)構(gòu)和底柵-底接觸結(jié)構(gòu)。二者最大的區(qū)別就是有機(jī)層是在鍍電極之前(a頂接觸)還是之后(b底接觸)。頂接觸結(jié)構(gòu)的源、漏電極遠(yuǎn)離襯底，有機(jī)半導(dǎo)體層和絕緣層直接相連，在制作的過程中可以采取對(duì)絕緣層的修飾改變半導(dǎo)體的成膜結(jié)構(gòu)和形貌，從而提高器件的載流子遷移率。同時(shí)該結(jié)構(gòu)中半導(dǎo)體層受柵極電場(chǎng)影響的面積大于源、漏電極在底部的器件結(jié)構(gòu)，因此具有較高的載流子遷移率。底接觸型OFET的主要特點(diǎn)是有機(jī)半導(dǎo)體層蒸鍍于源、漏電極之上，且源、漏電極在底部的器件結(jié)構(gòu)可以通過光刻方法一次性制備柵極和源、漏電極，在工藝制備上可以實(shí)現(xiàn)簡化。而且對(duì)于有機(jī)傳感器來說，需要半導(dǎo)體層無覆蓋地暴露在測(cè)試環(huán)境中，此時(shí)利用底結(jié)構(gòu)就有較大的優(yōu)勢(shì)。而底接觸由于半導(dǎo)體層與金屬電極之間有較大的接觸電阻，導(dǎo)致載流子注入效率降低從而影響到其性能。目前這方面缺陷也有改進(jìn)，如使用鍍上聚乙撐二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸款(PEDOT：PSS)材料的金電極可以減少與有機(jī)半導(dǎo)體并五苯材料之間的接觸電阻。二者之間載流子注入的阻力由0.85 eV直接降到0.14 eV，導(dǎo)致場(chǎng)遷移率從0.031 cm2 /(V·s)增加到0.218 cm2 /(V·s)。

圖1(c),(d)為頂柵結(jié)構(gòu)，即首先在襯底上制作有機(jī)半導(dǎo)體層，然后制作源、漏電極，隨后再制作絕緣層，最后在絕緣層上面制作柵極。這兩種柵極位于最頂部的頂柵結(jié)構(gòu)在文獻(xiàn)報(bào)道中并不是很多。

圖2是垂直溝道OFET結(jié)構(gòu)，是以縮短溝道長度為目的的一類新型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。它以半導(dǎo)體層為溝道長度，依次蒸鍍漏-源-珊電極，通過改變柵電壓來控制源、漏電極的電流變化。

圖2垂直溝道OFET結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：溝道長度由微米量級(jí)降低至納米量級(jí)，極大的提高了器件的工作電流，降低了器件的開啟電壓。這類晶體管的不足之處在于漏-源-柵極在同一豎直面內(nèi)，彼此間寄生電容的存在使得零點(diǎn)電流發(fā)生漂移，一般通過放電處理后可以避免這種現(xiàn)象。1.2工作原理

以P型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)0體管(見圖3)為例來說明OFET的工作原理。

圖3 p型OFET工作原理圖

有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管在結(jié)構(gòu)上類似一個(gè)電容器，源、漏電極和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的導(dǎo)電溝道相當(dāng)于一個(gè)極板，柵極相當(dāng)于另一個(gè)極板。當(dāng)在柵、源之間加上負(fù)電壓從VGS后，就會(huì)在絕緣層附近的半導(dǎo)體層中感應(yīng)出帶正電的空穴，柵極處會(huì)積祟帶負(fù)電的電子。此時(shí)在源、漏電極之間再加上一個(gè)負(fù)電壓VDS，就會(huì)在源漏電極之間產(chǎn)生電流IDS通過調(diào)節(jié)VGS和V ns可以調(diào)節(jié)絕緣層中的電場(chǎng)強(qiáng)度，而隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的不同，感應(yīng)電荷的密度也不同。因而，源、漏極之間的導(dǎo)電通道的寬窄也就不同，進(jìn)而源、漏極之間的電流也就會(huì)改變。由此，通過調(diào)節(jié)絕緣層中的電場(chǎng)強(qiáng)度就可以達(dá)到調(diào)節(jié)源漏極之間電流的目的。保持VDS不變，當(dāng)VGS較小時(shí)IDS很小，稱為“關(guān)”態(tài)；當(dāng)VGS較大時(shí)，IDS達(dá)到一個(gè)飽和值，稱為“開”態(tài)。1.3主要性能指標(biāo)

對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體層的要求主要有以下幾個(gè)方面：第一，具有穩(wěn)定的電化學(xué)特性和良好的π共扼體系，只有這樣才有利于載流子的傳輸，獲得較高遷移率；第二，本征電導(dǎo)率必須較低，這是為了盡可能降低器件的漏電流，從而提高器件的開關(guān)比。此外，OFET半導(dǎo)體材料還應(yīng)滿足下列要求：單分子的最低未占分子軌道(LUMO)或最高已占分子軌道(HOMO)能級(jí)有利于電子或空穴注入；固態(tài)晶體結(jié)構(gòu)應(yīng)提供足夠分子軌道重疊，保證電荷在相鄰分子間遷移時(shí)無過高能壘。因此，評(píng)價(jià)OFET的性能指標(biāo)主要有遷移率、開—關(guān)電流比、閾值電壓3個(gè)參數(shù)。場(chǎng)遷移率是單位電場(chǎng)下電荷載流子的平均漂移速度，它反映了在不同電場(chǎng)下空穴或電子在半導(dǎo)體中的遷移能力；開—關(guān)電流比定義為在“開”狀態(tài)和“關(guān)”狀態(tài)時(shí)一的漏電流之比，它反映了在一定柵極電壓下器件開關(guān)性能的優(yōu)劣。為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，OFET的遷移率一般要求達(dá)到0.O1 cm2 /(V·s)，開—關(guān)比大于10。對(duì)于閾值電壓，要求盡量低。OFET發(fā)展至今，電壓由最初的幾十甚至上百伏下降到5 V甚至更低。開關(guān)電流比由102~103提高到109，器件載流子遷移率也由最初的10-5 cm2 /(V·s)提高到了15.4 cm2/(V ? s)。

器件性能通常用輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線來表征。

圖4是以聚合物PDTT為半導(dǎo)體材料的頂結(jié)構(gòu)OFET輸出特性曲線(a)和轉(zhuǎn)移特性曲線(b)圖。從圖4(a)可以看出漏電流ID在VD絕對(duì)值小于20 V范圍內(nèi)隨VD絕對(duì)值的增大而增大。圖4(b)中，ID隨著VG負(fù)電壓絕對(duì)值的增大而增大。最終計(jì)算出該器件的遷移率為2.2x10 3 cm2 /(V·s)。

圖4頂結(jié)構(gòu)OFET輸出特性曲線及轉(zhuǎn)移特性曲線圖

2有機(jī)半導(dǎo)體材料

目前研究較多的是單極性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，根據(jù)有機(jī)半導(dǎo)體層材料的不同可將其分為p型材料和n型材料兩大類。2.1 p-溝道有機(jī)半導(dǎo)體材料

p型半導(dǎo)體材料又稱空穴型半導(dǎo)體材料，即空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體材料，p型有機(jī)材料又分為p型高聚物、p型低聚物、p型小分子3類。常見的p型有機(jī)半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)見圖5。

圖 5典型 p 型有機(jī)半導(dǎo)體材料化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.1.1 p溝道高聚物

高分子聚合物(如烷基取代的聚噻吩等)優(yōu)勢(shì)在于可使用涂膜甩膜、LB膜等方法制備。這些制備方法優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、成木低廉，缺點(diǎn)是有機(jī)材料難于提純且有序度較低，從而導(dǎo)致了高分子材料較低的遷移率。聚噻吩(PTh)經(jīng)過真空干燥后作為活性材料空穴遷移率為0.25 cm2 /(V·S)。基于噻吩的聚合物，poly(3-hexylthiophene)(P3HT)被廣泛的研究。烷基可以通過頭-尾(H-T)相連和頭-頭(H-H)相連兩種方式被引入聚噻吩鏈。引入烷基的聚噻吩鏈與基底接觸展不了高度有序的自適應(yīng)薄膜結(jié)構(gòu)。經(jīng)H-T方式引入烷基的P3HT遷移率接近0.2 cm2 /(V ? s)，開關(guān)電流比接近106。使用LB成膜技術(shù)的P3HT遷移率為0.02cm2 /(V?s)。

Takashi Kushida等人對(duì)(P3HT)材料做了進(jìn)一步的研究，他們通過旋涂的方法制成的OFET遷移率僅有1.3x10-4cm2 /(V·s)，通過改變成膜方法，采用微接觸打印技術(shù)之后，得到1.6x10-2 cm2 /(V?s)的遷移率，比旋涂成膜方法提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。性能的提高歸因于微接觸打印方法生成的P3HT薄膜表面高度有序，有利于載流子的橫向傳輸。2.1.2 p-溝道低聚物

常見的低聚物有噻嗯齊聚物和噻吩齊聚物等，與高分子聚合物相比，低聚物用于OFET有許多優(yōu)點(diǎn)，如可通過調(diào)整分子的結(jié)構(gòu)和長度來控制載流子的傳輸?shù)取Ｏ嚓P(guān)報(bào)道表明，星形低聚噻吩遷移率為2x10-4 cm2 /(V?s)，開關(guān)電流比達(dá)到102。一系列星形低聚噻吩衍生物也可作為OFET材料。如通過氯仿溶液旋涂得到薄膜，場(chǎng)遷移率達(dá)到1.03x10-3cm2/(V?s)，開關(guān)電流比103。以三基化胺為中心以π共扼噻吩為分支的混合材料也被合成出來，其空穴遷移率為0.011 cm2 /(V?s)。2.1.3 p-溝道小分子

有機(jī)小分子擁有聚合物無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：易于提純，減少雜質(zhì)對(duì)晶體完整性的破壞，達(dá)到器件所要求的純度；一定的平面結(jié)構(gòu)大大降低了分子勢(shì)壘，有利于載流子高速遷移；易形成自組裝多晶膜，降低晶格缺陷，提高有效重疊；較容易得到單晶，極大地提高了場(chǎng)效應(yīng)遷移率。金屬酞菁小分子因具有以上優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究，近幾年取得了很大進(jìn)展。2005年Yasuda等用Ca做電極制備的CuPc(酞菁銅)FET顯示出電子和空穴兩種載流子傳輸性質(zhì)。2007年Opitz等人又提出用酞菁銅和富勒烯混合膜制備OFET的思想，并討論了兩種化合物不同的混合比率所對(duì)應(yīng)的各種遷移率和閾值電壓。利用5，50-bis-(7-dodecyl-9H-fluoren-2-yl)-2，20-hithiophene(DDFTTF)作為活性材料制成的OTFT器件空穴遷移率為0.11 cm2 /(V ? s)，開關(guān)電流比為3.1x106cm2 /(V ? s)，具有很高的靈敏度，可用于傳感器材料研究。晶態(tài)并苯化合物的禁帶寬度隨著芳環(huán)數(shù)目的增加而降低，有很強(qiáng)的電荷注入能力，表現(xiàn)出很高的載流子遷移率。載流子的傳輸效率隨著分子的有序調(diào)整或者晶體取向的改善而提高。并苯小分子表現(xiàn)出很好的性能也一直是研究的熱點(diǎn)，尤其是并五苯材料。2008年中科院化學(xué)所采用20 nm厚的聚乙烯基咔唑(PVK)薄膜作為緩沖層，修飾并五苯與SiO2：的界面，制備了并五苯OFETs。結(jié)果表明，PVK緩沖層的加入明顯提高了器件遷移率和開關(guān)比(遷移率約為0.5 cm2 /(V?s)，開關(guān)比約為107；同時(shí)顯著降低了器件的夾斷電壓(器件的夾斷電壓的絕對(duì)值都小于20v)。不過有機(jī)小分子溶液粘度太低，難于用溶液法加工成膜，且多數(shù)有機(jī)小分子半導(dǎo)體對(duì)環(huán)境較敏感。Raphael等人研究了dithiophene}etrathiafulvalene(DT-TTF)單晶材料的性能，分別制作了以DT-TTF為有機(jī)半導(dǎo)體材料的頂接觸和底接觸OFET兩種器件結(jié)構(gòu)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)頂接觸結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)于底接觸器件結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果符合晶體形態(tài)學(xué)。2.2 n-溝道有機(jī)半導(dǎo)體材料

n溝道有機(jī)半導(dǎo)體材料也可稱為電子型半導(dǎo)體。n型半導(dǎo)體即自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體。第一個(gè)n型OFET在1990年被報(bào)道。它采用雙酞菁鉻為場(chǎng)效應(yīng)材料，但器件性能一般，載流子遷移率為2x10-4cm2 /(V·s)。n型有機(jī)半導(dǎo)體材料對(duì)氧和濕度較敏感，尤其是有機(jī)陰離子(特別是碳陰離子)很容易和氧發(fā)生反應(yīng)，從而造成場(chǎng)效應(yīng)遷移率低和晶體管工作性能不穩(wěn)定。正因如此，n型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)材料在數(shù)目上大大少于p型有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)材料。因此才找高性能，高穩(wěn)定度的n型有機(jī)半導(dǎo)體材料已經(jīng)成為了一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。n型有機(jī)半導(dǎo)體材料也分為n型高聚物、n型低聚物、n型小分子3類。2.2.1 n溝道高聚物

n型高聚物所表現(xiàn)的性能參數(shù)并不是很理想，因此對(duì)其研究的相關(guān)報(bào)道很少。梯形聚合物BBL，經(jīng)路易斯酸AlCl3或GaCl3摻雜后遷移率達(dá)到0.06cm2/(v·s)。PCBM 和 PCBM 與 P3HT 的混合物(1∶ 2)作為太陽能電池材料而被廣泛研究，在室溫下的電子遷移率分別為10-3cm2/(V·s)和10-4cm2/(v·s)。2.2.2 n溝道低聚物

第一個(gè)n型低聚物OFET是由全氟烷基低聚噻吩衍生物DFH-6T制備的，在真空條件下其載流子遷移率達(dá)0.24 cm2 /(V·s)。同時(shí)，該小組設(shè)計(jì)并合成了全氟芳基低聚噻吩F一衍生物，在溶液加工條件下制備的OFET室溫時(shí)載流子遷移率達(dá)0.08 cm2 /(V ? s)。這些低聚物表現(xiàn)出獨(dú)特的填充特性，通過溶液處理的低聚物為高度有序的薄膜表現(xiàn)出單晶形態(tài)特性。2005年，Yoon等人合成了含有碳基的n-溝道低聚噻吩。例如DFHCO-4TCO，遷移率大致為0.O1 cm2 /(V·s)，而通過真空蒸鍍成膜DFHCO-4T，電子遷移率達(dá)0.6 cm2 /(V·s)。溶液旋涂發(fā)成膜的DFPCO-4T，也達(dá)到0.24 cm2 /(V ? s)的電子遷移率。2.2.3 n-溝道小分子

n溝道小分子的研究主要集中在并五苯，萘，二萘嵌苯，金屬酞菁，萘酞亞胺，富勒烯以及其衍生物上。最初Katz等人對(duì)萘酞亞胺進(jìn)行了研究，但遷移率較低。利用具有可溶特性的萘二酞亞胺(NDI)和花二亞酞胺(PDI)的衍生物制成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管電子遷移率分別可達(dá)10-2cm2/(V ? s)和5x10-4 cm2/(V?s)。并且基于PDI衍生物的場(chǎng)效應(yīng)晶體管顯示出雙極性特性。而 Chesterfield等人報(bào)道二烴基取代的二萘嵌苯衍生物PDI8在真空中電子遷移率達(dá)0.6 cm2/(V ? s)，開關(guān)電流比大于105。同樣PDI13通過140 0C鍛燒之后遷移率達(dá)2.1cm2/(V·s)。2，4，6-tris(4-cyano-1，2，5-thiadiazol-3-yl)-1，3，5-triazine(TCTDT)材料由于具有較低的LUMO軌道，有利于電子的注入和傳導(dǎo)，并且TCTDT原子半徑較小，更有利于電子禍合作用力等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究和報(bào)道。利用TCTDT材料制成的頂接觸OFET器件電子遷移率為0.04 cm2 /(V?s)，開關(guān)電流比為102，閾值電壓為-18V，并且器件在空氣中具有很高的穩(wěn)定型和重復(fù)性。carbonyl-bridged conjugated compound(C-BTz)材料具有較低的LUMO能級(jí)，其分子結(jié)構(gòu)有利于載流子的傳輸。具有較高的空氣穩(wěn)定性。以C-BTz作為活性材料制成的OFET器件載流子遷移率為0.06cm2 /(V?s)，開關(guān)電流比106。n型球狀小分子C60是一種性能很好的材料，具有很好的各相同性固體，不需要像其它有機(jī)半導(dǎo)體一樣特別控制其分子取向。通過溶液加工處理的方法以C60及C70衍生物為半導(dǎo)體材料制成的場(chǎng)效應(yīng)管電子遷移率分別為0.21 cm2/(V·s)和0.1 cm2/(V·s)。C60-ferrocene共扼分子也被作為OFET活性材料研究，使用C60-ferrocene共扼分子制成的OFET器件電子遷移率0.04 cm2 /(V?s)閾值電壓為-22 V。進(jìn)一步研究表明，當(dāng)使用C60-ferroce，共扼分子制成n型OFET器件載流子遷移率高于P型OFET器件，這是因?yàn)镃60作為電子受體，而ferrocene是電子受體，二者之間的傳送帶使得載流子傳送效率更高。

圖6列出了幾種常見的n型有機(jī)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖。

圖6典型n型有機(jī)半導(dǎo)體材料分子結(jié)構(gòu) 3絕緣層材料

早期有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管通常采用無機(jī)材料作為介電層材料。例如：Si，SiO2，TiO2，Al2O3等無機(jī)材料具有較高的介電常數(shù)、好的熱力學(xué)穩(wěn)定性、不易被擊穿、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。但是由于無機(jī)材料不能適應(yīng)柔性加工，不能采用溶液成膜的印刷生產(chǎn)技術(shù)，且其加工尺寸已經(jīng)接近極限，以及成膜太薄會(huì)產(chǎn)生較大的漏電流等缺點(diǎn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)未來低成本、大面積、可柔性加工的工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)，使用高性能有機(jī)絕緣體材料來代替無機(jī)材料已成為未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。對(duì)OFET有機(jī)絕緣層材料的選取主要有以下幾點(diǎn)：(1)由于絕緣體是夾在有機(jī)半導(dǎo)體層和柵極之間的三明治結(jié)構(gòu)，所以首先要保證與二者都能很好的相容。(2)要防止靜電荷或者動(dòng)態(tài)電荷注入絕緣層界。(3)具有低的表面陷阱密度，低粗糙度，低摻雜濃度，以及滯后現(xiàn)象盡量小。(4)能適應(yīng)大面積、常溫、柔性、低成本的溶液加工技術(shù)。另外，加工制作時(shí)應(yīng)盡量將柵極全部覆蓋，這樣可以有效防止漏電流。

聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA已被用來作為絕緣層材料。但是它們的電容特性并不理想。聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯苯酚(PVP)是兩種應(yīng)用廣泛的聚合物絕緣體材料。2008年Yang等人利用P3 HT作為有機(jī)半導(dǎo)體層，使用PVP和poly(melamine-co-formaldehyde)(PMF)混合物在經(jīng)過200℃熱處理后作為絕緣層材料制成的P3HT-0FET測(cè)得載流子遷移率為0.1cm2/(V·s)，閾值電壓2 V，開-關(guān)電流比1.2 x 104。同時(shí)他們又研究了在PVP與PMF混合的絕緣層中以不同比例加入PAG(Photo-acid generator)利用120℃光處理過程制成的OFET，結(jié)果發(fā)現(xiàn)載流子遷移率可達(dá)0.06 cm2/(V?s)閾值電壓降至1.4 V，開關(guān)電流比也提高至3.0×104。高介電常數(shù)的聚合物cyanoethylpullulan(K = 12)也被用來作為絕緣層材料。苯并環(huán)丁烯(BCB)作為絕緣體材料表現(xiàn)出了很低的漏電流特性，但是由于它的高溫需求，使它尚不能被用于生產(chǎn)。Parylene C作為絕緣材料的頂柵和底柵設(shè)備遷移率分別為0.1 cm2 /(V·s)和0.4 cm2 /(V?s)，頂柵結(jié)構(gòu)的遷移率較小是面粗糙度所致。使用聚氧化乙烯(PEO)-高氯酸鋰做為絕緣材料的頂柵結(jié)構(gòu)OFET具有很高的電容特性。近幾年，雜化材料作為絕緣層材料也成為研究的熱點(diǎn)。2008年Kim等人研究了以并五苯為有機(jī)材料，以SnO2 /PVA混合的雜化材料作為絕緣層制成的有機(jī)薄膜晶體管。證明了有機(jī)-無機(jī)雜化材料可以對(duì)晶體管起到很好的防護(hù)作用，增強(qiáng)設(shè)備的長期穩(wěn)定性。同年，我國吉林大學(xué)也在絕緣層研究上有突破。該研究小組利用酞菁銅作為有機(jī)半導(dǎo)體材料，研究了以P(MMA-co-GMA)共聚材料作為絕緣層材料制成的晶體管遷移率、開-關(guān)電流比、閾值電壓分別為(1.22×10-

2、7×103、一8V)。性能明顯優(yōu)于僅使用PMMA作為絕緣層材料的晶體管(5.89×10－

3、2 ×103、－15 V)。這些性能的提高是因前者增強(qiáng)了酞菁銅表面的結(jié)晶度所致。常見的有機(jī)絕緣體材料如圖7所示。

圖7典型有機(jī)絕緣體材料分子結(jié)構(gòu) OFET的制備技術(shù)

有機(jī)半導(dǎo)體材料的選取對(duì)于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能影響固然至關(guān)重要，但是器件特性以及性能的好壞在很大程度上也取決于有機(jī)薄膜的結(jié)構(gòu)與表面形態(tài)。高度有序的有機(jī)共扼分子的π鍵在源漏電極方向上得以最大的重疊，以而提高載流子傳輸效率，從而使器件具有較好的性能。有機(jī)薄膜的制備方法通常有真空技術(shù)、溶液處理成膜技術(shù)、單晶技術(shù)等幾種。通常按照原材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能來選取合適的方法。4.1真空鍍膜

真空鍍膜方法是目前使用最為普遍的方法之一。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是通過控制蒸鍍速率來控制膜的純度和厚度，并實(shí)現(xiàn)膜的高度有序。真空技術(shù)通常包括物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、脈沖激光沉積(PLD)、離子濺射四種方法。其中最重要且使用最多的方法是PVD技術(shù)。它是液體或固體物質(zhì)受熱蒸發(fā)或升華轉(zhuǎn)化為氣體后在沉積在基底表面形成薄膜的方法。許多有機(jī)小分子如并五苯很難找到合適的溶劑將其溶解，很難用溶液加工成膜，真空技術(shù)就可以用來成膜。利用并五苯作為有機(jī)材料制成的溝道長度為1 μm的頂接觸OFET在300 k和5.8 k的場(chǎng)遷移率分別為1.11cm2 /(V?s)和0.34 cm2 /(V?s)。開關(guān)電流比分別為107和105，這說明場(chǎng)遷移率也受溫度的影響。但是真空蒸鍍技術(shù)儀器設(shè)備復(fù)雜，成本較高，不適合大面積的工業(yè)化生產(chǎn)。4.2溶液處理成膜

溶液處理成膜技術(shù)被認(rèn)為是制備OFET最具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。它適用于可溶性的有機(jī)半導(dǎo)體材料，結(jié)合大面積印刷技術(shù)可以大大地降低成本。常用的溶液處理成膜技術(shù)主要包括電化學(xué)沉積技術(shù)、甩膜技術(shù)、鑄膜技術(shù)、預(yù)聚物轉(zhuǎn)化技術(shù)、L-B膜技術(shù)、分子自組裝技術(shù)、印刷技術(shù)等。前4種技術(shù)成膜的有序性較差，我們這里主要介紹目前在OFET制備中最具有發(fā)展前景的，成膜有序性較好的后3種技術(shù)。

4.2.1 Langmuir-Blodgett(L-B)膜技術(shù)

具有表面活性的兩親分子溶于易揮發(fā)的溶劑中形成的溶液可以通過在水面上鋪展，而在空氣/水界面形成不溶于水的鋪展膜，通過控制表面壓力將這層膜轉(zhuǎn)移到固體基底上，從而制備單層L-B膜，進(jìn)行多次轉(zhuǎn)移，就可以制備多層膜。它是一種可以在分子水平上精確控制薄膜厚度的成膜技術(shù)。

2009年初我國山東大學(xué)和濟(jì)南大學(xué)共同發(fā)表了一篇以酞菁染料鋪的絡(luò)合物為原料，使用L-B成膜技術(shù)設(shè)計(jì)制成的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的文章。參見圖8，以親水的冠醚(a)置于底部，疏水的辛基(b)置于頂部，金屬鋪位于中間，制成的三明治結(jié)構(gòu)圖8(c)。

圖8親水的酞蓄染料冠醚衍生物(a)，疏水的酞蓄染料辛基衍生物(b)及(a)(b)組

成的三明治結(jié)構(gòu)(c)利用L-B膜技術(shù)分別制成的以(HMDS)處理過的SiO2 /Si為基底和以(OTS)處理過SiO2 /Si為基底的頂結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。圖9是它們的原子力顯微技術(shù)圖像(AFM)。

圖9以SiO2/Si為基底的AFM圖像(a)，以HMDS處理過的SiO2/Si為基底的AFM圖像(b)，以O(shè)TS處理過的SiO2/Si為基底的AFM圖像(c)他們對(duì)比討論了兩種不同基底OFET性能的差別，可以看出圖9(c)以octadecyltrichlorlsilane(OTS)處理過SiO2 /Si基底更有利于薄膜形態(tài)的有序性，因此顯示了更好的性能。該結(jié)構(gòu)空穴遷移率為0.33 cm2 /(V?s)，開關(guān)電流比為7.91×105。但由于L-B膜技術(shù)在材料設(shè)計(jì)上要求材料具有兩親性，使得對(duì)材料的選取和適用上受到了一定的限制。4.2.2分子自組裝技術(shù)

自組裝分子(SAMs)是分子與分子在一定條件下，通過分子與分子間或分子中某一片段與另一片段之間的分子識(shí)別，依靠分子間的相互作用力，自發(fā)連接成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的、具有特定排列順序的分子聚集體的過程。分子間相互作用力為分子的自組裝提供必需的能量。自組裝成膜技術(shù)較L-B成膜技術(shù)具有操作更簡單、膜的熱力學(xué)性質(zhì)好、對(duì)基質(zhì)沒有特殊限制，且成膜材料廣泛、膜穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而它是一種更具廣闊應(yīng)用前景的成膜技術(shù)。有機(jī)薄膜分子的有序程度受接觸面相互作用的影響。使用分子自組裝技術(shù)可以對(duì)界面進(jìn)行修飾，從而提高分子排列的有序性進(jìn)而提高器件性能。2008年日本的Hayaka-wa小組使用OTS自組裝分子對(duì)SiO2界面進(jìn)行修飾，與沒經(jīng)修飾的OFET進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)OTS-SAM修飾的界面薄膜生長高度有序。其原子力顯微鏡圖像對(duì)比如圖10所示。晶體管性能也有很大的提高。然而分子自組裝技術(shù)還會(huì)受到多種因素的影響，如成膜厚度、基片表面性質(zhì)、溶液性質(zhì)等。而構(gòu)筑多層膜時(shí)分子自組裝技術(shù)也不如L-B膜高度有序。

圖10 AFM 圖像(15×15μm2)[(a)－(c)] SiO2表面，[(d)－(f)] OTS表面 4.2.3印刷成膜技術(shù)

尋找簡單、低成本、可大面積生產(chǎn)的印刷成膜技術(shù)將是未來非常有挑戰(zhàn)性且有意義的工作。印刷技術(shù)主要有噴墨打印、微接觸打印兩種。碳納米管能夠適合室溫的噴墨打印生產(chǎn)因而作為制備碳納米管晶體管的材料而被研究。利用超純的高密度的碳納米管作為載流子傳輸層，離子凝膠作為絕緣層，PEDOT作為柵極材料，全部利用噴墨打印技術(shù)，在室溫下以聚酰亞胺為襯底材料制成頂柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。整個(gè)過程沒有進(jìn)行任何表面預(yù)處理工作，最后晶體管展示出很高的工作頻率(大于5GHZ)開關(guān)電流比也超過100。這種能適應(yīng)全室溫全柔性的技術(shù)有希望應(yīng)用于有機(jī)電子電路中。接觸打印技術(shù)是將待成膜的有機(jī)半導(dǎo)體或絕緣體材料的溶液蘸在已設(shè)計(jì)的固定圖案印章上，然后在襯底上生長出特定圖案薄膜。由于要使用固定圖案，對(duì)柔性基底的適應(yīng)性就不好。并且打印多層結(jié)構(gòu)時(shí)的精確性不好。4.3單晶技術(shù)

傳統(tǒng)方法制備的OFET半導(dǎo)體層一般都是多晶薄膜，而多晶薄膜的晶界有許多缺陷，造成費(fèi)米能級(jí)釘扎，產(chǎn)生電荷勢(shì)壘，降低載流子遷移率，影響OF-ET器件性能。而單晶技術(shù)因具有以下優(yōu)點(diǎn)而成為近兩年研究的熱點(diǎn)：(1)高能量帶電粒子，固有的等離子體沉積技術(shù)，決定了有機(jī)半導(dǎo)體表面光滑且高度有序；(2)整個(gè)過程可以在常溫下進(jìn)行；(3)不需要高真空要求，適合低成本技術(shù)生產(chǎn)；(4)沉積過程速度快；(5)有機(jī)半導(dǎo)體單晶與多晶薄膜相比，晶界和缺陷都很少。因此有機(jī)單晶晶體可以避免一些多晶甚至非晶有機(jī)半導(dǎo)體薄膜中的缺陷、晶界等因素的干擾而獲得有機(jī)半導(dǎo)體材料的本征性質(zhì)。其載流子遷移率通常比多晶薄膜要高。有機(jī)單晶酞菁鐵、酞菁銅、紅熒烯都顯示了雙極性特性。Podzorov等人利用紅熒烯單晶制備的有機(jī)單晶晶體管的場(chǎng)效應(yīng)載流子遷移率高達(dá)8cm2/(V·S)。使用溶液法很難制備高純度、低缺陷的單晶薄膜。一般單晶薄膜可以通過電化學(xué)沉積、擴(kuò)散沉積、氣相沉積等方法來制備。其中又以氣相法最為常用。離子液體具有可在室溫下工作、化學(xué)穩(wěn)定性不斷提高、防水、無毒、不揮發(fā)等特性，利用它的離子迅速擴(kuò)散性能，可以制備出高性能的有機(jī)單晶晶體管。已有報(bào)道有機(jī)單晶半導(dǎo)體被應(yīng)用于低成本微電極電路中，比如矩陣顯T傳感等領(lǐng)域。日本電力中央研究所與大阪大學(xué)聯(lián)手開發(fā)出了采用離子液體的高性能有機(jī)單晶晶體管，基本結(jié)構(gòu)見圖11。

圖11有機(jī)單晶離子晶體管基本結(jié)構(gòu)

利用PDMS制成彈性體基底，使有機(jī)紅熒烯單晶吸附在上面，在有機(jī)單晶體紅熒烯與柵極間夾入了低粘滯度和高離子導(dǎo)電率離子液體1-ethyl-3-methyl-imidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide作為柵極絕緣體。外加?xùn)艠O電壓，離子就會(huì)發(fā)生遷移，在柵極與離子液體之間的界面和離子液體與有機(jī)單晶體之間的界面上，由離子蓄積而形成雙電荷層。此時(shí)，由于離子液體中的離子與有機(jī)單晶體電極的距離只有1nm，外加微弱電壓就實(shí)現(xiàn)了高電場(chǎng)。該開發(fā)晶的工作電壓(約0.2 V)，為現(xiàn)有有機(jī)FET的約1/500~1/100。電荷遷移率更是高達(dá)10cm2 /(V?s)，達(dá)到了采用雙電荷層的有機(jī)FET中的最大值。超過了非晶硅的電荷遷移率((1.0 cm2/(V·s)左右)，可滿足有機(jī)柔性顯示器所需的性能。另外，在0.1~1MHz的寬頻率下具有高電解電容，并具備高速開關(guān)性能。Ono等人分析比較了也報(bào)道了加入五種不同陰離子液體制成的紅熒烯單晶體管的性能。Nakanotani等人也報(bào)道了使用金-鈣不對(duì)稱電極介于BSB-Me單晶制成的具有雙極性特性的晶體管，雖然只有0.005 cm2 /(V·s)的遷移率，但是由于BSB-Me具有很高的發(fā)光效率因而BSB-Me單晶晶體管也展示了很好的發(fā)光性能，有望用來制備藍(lán)光固體激光器。

5結(jié)論與展望

從第一個(gè)具有真正意義上的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管產(chǎn)生以來，它已獲得了巨大的發(fā)展，OFET以其柔性好、成木低、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，并已經(jīng)在一些低端市場(chǎng)取得應(yīng)用。目前有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管面臨的主要問題和發(fā)展趨勢(shì)有以下幾方面：

(1)在材料方面，類型過于單一，n型有機(jī)半導(dǎo)體材料較少，開關(guān)速度不穩(wěn)定，大多數(shù)有機(jī)材料載流子遷移率過低。限制了有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的進(jìn)一步發(fā)展。因此，探索高遷移率且具有良好工作性能的新材料是OFET所要解決的問題之一。

(2)在器件制備技術(shù)方面，OFET器件的各層幾乎都要涉及成木昂貴的真空技術(shù)，因此研制出新的成膜技術(shù)和更為簡單、成木更低的制作工藝是近年來發(fā)展的一個(gè)方向。

(3)在制作工藝上，OFET的溝道長度很難進(jìn)一步降低且器件存在開啟電壓大、工作電流低等缺點(diǎn)。

(4)從外界影響因素看，如材料的純度、不同介電常數(shù)的絕緣層以及襯底溫度等，如何排除干擾，提高器件的穩(wěn)定性和壽命也應(yīng)得到高度幣視。

(5)從產(chǎn)業(yè)化角度看，要實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)化，有機(jī)電子器件在很多方面還需要不斷的改進(jìn)，例如，室溫及大氣環(huán)境下制備的器件性能還有待進(jìn)一步提高，大氣環(huán)境下器件穩(wěn)定性和壽命也有待提高才能滿足商業(yè)化的需求。

目前有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管材料和器件的發(fā)展面臨著以上種種困難，尚不能與無機(jī)硅半導(dǎo)體材料相提并論。今后的研究仍然要以材料、器件工藝、器件穩(wěn)定性和壽命為主要研究方向。另外，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管目前仍然在延續(xù)使用無機(jī)MOSFET的載流子傳輸理論和模型，尚沒有統(tǒng)一的有機(jī)半導(dǎo)體載流子傳輸機(jī)理。因此，探索一種適用于OFET的載流子傳輸機(jī)理和模型也是當(dāng)前有待解決的難題。

參考文獻(xiàn)

[1]MUKHERJEE B，SHIN T，SIM K，et al．Periodic arrays of organiccrystals on polymer gate dielectric for low-voltage field-effect transistors and complementary inverter［J］． J Mater Chem，2010，20:9047 － 9051．

[2]KAJII H，LE Y，NITANI M，et al．N-channel organic field-effecttransistors containing carbonyl-bridged bithiazole derivative fabrica-ted using polyfluorene derivatives as solution-processed buffe layers［J］．Org Electron，2010，11(12): 1886 －1890．

[3]CHUNG D S，YUN W M，NAM S，et al． All-organic solution-pro-cessed two-terminal transistors fabricated using the photoinduced p-channels［J］．ApplPhysLett，2009，94(4): 043303． [4]HAMADANI B H，CORLEY D A，CISZEK J W，et al．Controllingcharge injection in organic field-effect transistors using self-assem-bled monolayers［J］．Nano Lett，2006，6(6): 1303 － 1306．

[5]IHM K，KIM B，KANG T H，et al．Molecular orientation dependenceof hole-injection barrier in pentacene thin film on the Au surface inorganic thin film transistor ［J］．ApplPhysLett，2006，89(3): 33504．

[6]MAEDA T，KATO H，KAWAKAMI H．Organic field-effect tran-sistors with reduced contact resistance［J］．ApplPhysLett，2006，89(12): 123508．

[7]HONG K，YANG S Y，YANG C，et al．Reducing the contact resist-ance in organic thin-film transistors by introducing a PEDOT: PSShole-injection layer［J］．Org Electron，2008，9(5): 864 － 868．

[8]HILL I G，RAJAGOPAL A，KAHN A，et al．Molecular level align-ment at organic semiconductor-metal interfaces［J］．ApplPhysLett，1998，73(5): 662 － 664．

[9]WEIS M，MANAKA T，LWAMOTO M．Effect of Traps on Carrier In-jection and Transport in Organic Field-effect Transistor［J］．IEE J TElectr，2010，5(4): 391 － 394．

[10]KITAMURA M，IMADA T，ARAKAWA Y．Organic light-emittingdiodes driven by pentacene-based thin-film transistors［J］．ApplPhysLett，2003，83(16): 3410 － 3412． [11]SUNDAR V C，ZAUMSEIL J，PODZOROV V，et al．Elastomerictransistor stamps: Reversible probing of charge transport in organiccrystals［J］．Science，2004，303(5664): 1644 － 1646．

[12]MADDALENA F，SPIJKMAN M，BRONDIJK J J，et al．Devicecharacteristics of polymer dual-gate field-effect transistors［J］．OrgElectron，2008，9(5): 839 － 846．

[13]SALIM N T，AW K C，PENG H，et al．New 3-((2': 2″，5″: 2″-ter-thiophene)-3 ″-yl)acrylic acid as active layer for organic field-effect transistor［J］． Mater ChemPhys，2008，111(1): 1 － 4．

[14]WANG G M，SWENSEN J，MOSES D，et al．Increased mobilityfromregioregular poly(3-hexylthiophene)field-effect transistors［J］．J ApplPhys，2003，93(10): 6137 －6141． [15]CHANG J F，SUN B Q，BREIBY D W，et al．Enhanced mobility ofpoly(3-hexylthiophene)transistors by spin-coating from high-boil-ing-point solvents［J］．Chem Mater，2004，16(23): 4772 － 4776．

[16]XU G F，BAO Z A，GROVES J T．Langmuir-Blodgett films of regio-regular poly(3-hexylthiophene)as field-effect transistors［J］．Langmuir，2000，16(4): 1834 － 1841． [17]TAKASHI K，TAKASHI N，HIROYOSHI N．Air-mediated self-or-ganization of polymer semiconductors for high-performance solution-processable organic transistors［J］．APPlPhysLett，2011，98:063304 － 063307．

[18]PONOMARENKO S A，KIRCHMEYER S，ELSCHNER A，et al．Star-shaped oligothiophenes for solution-processible organic field-effect transistors［J］．AdvFunct Mater，2003，13(8): 591 － 596．

[19]PEI J，WANG J L，CAO X Y，et al．Star-shaped polycyclic aromat-ics based on oligothiophene-functionalized truxene: Synthesis，prop-erties，and facile emissive wavelength tuning［J］．J Am ChemSoc，2003，125(33): 9944 － 9945．

[20]SUN Y M，XIAO K，LIU Y Q，et al．Oligothiophene-functionalizedtruxene: Star-shaped compounds for organic field-effect transistors［J］．AdvFunct Mater，2005，15(5): 818 －822．

第三篇：化學(xué)有機(jī)實(shí)驗(yàn)題

化學(xué)有機(jī)實(shí)驗(yàn)題

1．(14分)

Ⅰ：“酒是陳的香”，就是因?yàn)榫圃趦?chǔ)存過程中生成了有香味的乙酸乙酯，在實(shí)驗(yàn)室我們也可以用如右圖所示的裝置制取乙酸乙酯。回答下列問題：

（1）濃硫酸的作用是：①

；②；

（2）現(xiàn)擬分離乙酸乙酯、乙酸、乙醇的混合物，下圖是分離操作流程圖。完成下列空白：

試劑：a______________,b______________。

分離方法：①_____________③_____________

物質(zhì)名稱：A_____________，C_____________

Ⅱ：已知鹵代烴（R-X）在堿性條件下可水解得到醇（R-OH），如：CH3CH2-X+H2O

CH3CH2-OH+HR，現(xiàn)有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：

回答下列問題：

（1）反應(yīng)1的條件為

__________，X的結(jié)構(gòu)簡式為______

（2）寫出反應(yīng)3的方程式______________________。

Ⅲ:寫出蘋果酸

①和乙醇完全酯化的反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________。

②和過量的Na2CO3溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________。

2．（12分）實(shí)驗(yàn)室用乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯。有關(guān)物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

化合物

相對(duì)分子質(zhì)量

密度/g·cm-3

沸點(diǎn)/℃

溶解度g/l00g水

正丁醇

0.80

118.0

冰醋酸

1.045

118.1

互溶

乙酸正丁酯

116

0.882

126.1

0.7

操作如下：

①在50mL三頸燒瓶中投入幾粒沸石，將18.5

mL正丁醇和13.4

mL冰醋酸（過量），3～4滴濃硫酸按一定順序均勻混合，安裝分水器（作用：實(shí)驗(yàn)過程中不斷分離除去反應(yīng)生成的水）、溫度計(jì)及回流冷凝管。

②將分水器分出的酯層和反應(yīng)液一起倒入分液漏斗中依次用水洗，10%

Na2CO3洗，再水洗，最后轉(zhuǎn)移至錐形瓶并干燥。

③將干燥后的乙酸正丁酯加入燒瓶中，常壓蒸餾，收集餾分，得15.1

g乙酸正丁酯。

請(qǐng)回答有關(guān)問題：

（1）寫出任意一種正丁醇同類的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。

（2）儀器A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（3）步驟①向三頸燒瓶中依次加入的藥品是：。

（4）步驟②中，用

10%Na2CO3溶液洗滌有機(jī)層，該步操作的目的是。

（5）步驟③在進(jìn)行蒸餾操作時(shí)，若從118℃開始收集餾分，產(chǎn)率偏，（填“高”或“低”）原因是。

（6）該實(shí)驗(yàn)生成的乙酸正丁酯的產(chǎn)率是。

3．（16分）下圖所示為某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)的乙醇催化氧化的實(shí)驗(yàn)裝置（圖中加熱儀器、鐵架臺(tái)、鐵夾等均未畫出）。圖中A試管盛有無水乙醇（沸點(diǎn)為78℃），B處為螺旋狀的細(xì)銅絲，C處為無水硫酸銅粉末，干燥管D中盛有堿石灰，E為新制的氫氧化銅，F(xiàn)為氧氣的發(fā)生裝置。

（1）在實(shí)驗(yàn)過程中，需要加熱的儀器（或區(qū)域）有（填儀器或區(qū)域的代號(hào)A～F）___（4分）。

（2）B處發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________（2分）。

（3）C處應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象是_________________（2分），D處使用堿石灰的作用是__________________（2分），E處應(yīng)出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

_____________________（2分），F(xiàn)處可以添加的固體藥品是

______________（2分）。

（4）若本實(shí)驗(yàn)中拿去F裝置（包括其上附的單孔塞和導(dǎo)管），同時(shí)將A試管處原來的雙孔塞換成單孔塞用以保證裝置的氣密性，其它操作不變，則發(fā)現(xiàn)C處無明顯變化，而E處除了依然有上述(3)中所出現(xiàn)的現(xiàn)象之外，還有氣體不斷地逸出。由此推斷此時(shí)B處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________（2分）。

參考答案

1．Ⅰ（1）催化劑；吸水劑；（2）飽和碳酸鈉溶液；硫酸；分液；蒸餾；乙酸乙酯；乙酸鈉、碳酸鈉的混合物。

Ⅱ（1）光照；

；（2）2+O22+2H2O

Ⅲ.①HOOCCH(OH)CH2COOH+2CH3CH2OH

CH3CH2OOCCH(OH)CH2COOCH2CH3+2H2O

②HOOCCH(OH)CH2COOH+2Na2CO3→2NaHCO3+NaOOCCH(OH)CH2COONa

【解析】

試題分析：Ⅰ（1）在制取乙酸乙酯的反應(yīng)中，濃硫酸的作用是：①催化劑，②是催化劑；（2）在制取的乙酸乙酯中含有未反應(yīng)的乙醇和乙酸，由于乙醇及容易溶于水，而乙酸與Na2CO3發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生容易溶于水的乙酸鈉，而乙酸乙酯難溶于水，密度比水小，也不能與Na2CO3發(fā)生反應(yīng)，因此試劑a是飽和碳酸鈉溶液；經(jīng)分液，得到的A是乙酸乙酯，B是含有乙醇的乙酸鈉溶液；由于乙醇沸點(diǎn)低，容易氣化，通過蒸餾分離得到E是乙醇，C是乙酸鈉、碳酸鈉的混合溶液，然后利用酸性硫酸>醋酸，而且難揮發(fā)，向混合溶液中加入稀硫酸，利用乙酸的沸點(diǎn)低，硫酸鈉是離子化合物，沸點(diǎn)高的性質(zhì)，蒸餾分離得到乙酸。所以試劑a是飽和碳酸鈉溶液；試劑b是硫酸；分離方法：①是分液；③是蒸餾；物質(zhì)名稱：A是乙酸乙酯；物質(zhì)B是乙酸鈉和碳酸鈉的混合物；Ⅱ：與Cl2在光照時(shí)發(fā)生取代反應(yīng)形成X：1-Cl環(huán)戊烷；X與NaOH的水溶液在加熱時(shí)發(fā)生取代反應(yīng)形成Y：；Y

在Cu存在時(shí)加熱發(fā)生氧化反應(yīng)形成。（1）反應(yīng)1的條件為光照；X的結(jié)構(gòu)簡式為；（2）反應(yīng)3的方程式是2+O22+2H2O；Ⅲ．①蘋果酸和乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)，羧基脫去羥基，醇脫氫羥基H原子，因此蘋果酸與乙醇完全酯化的反應(yīng)的化學(xué)方程式是HOOCCH(OH)CH2COOH+2CH3CH2OH

CH3CH2OOCCH(OH)CH2COOCH2CH3+2H2O；②蘋果酸含有羧基，可以和Na2CO3溶液反應(yīng)，由于Na2CO3溶液過量，所以反應(yīng)產(chǎn)生碳酸氫鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式是HOOCCH(OH)CH2COOH+2Na2CO3→2NaHCO3+NaOOCCH(OH)CH2COONa。

考點(diǎn)：考查有機(jī)物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、反應(yīng)方程式、結(jié)構(gòu)簡式的書寫的知識(shí)。

2．（1）CH3CH2CH（OH）CH3

（其他合理答案也可）（1分）；

（2）CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O（2分）

（3）正丁醇，濃硫酸，冰醋酸（2分）；

（4）除去酯中混有的乙酸和正丁醇（2分）

（5）高（1分）；會(huì)收集到少量未反應(yīng)的冰醋酸和正丁醇（2分）

（6）65%（或65.1％）

（2分）

【解析】

試題分析：（1）寫出任意一種正丁醇同類的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH2CH(OH)CH3，(CH3)2CH-CH2OH、(CH3)3C-OH。（2）儀器A中乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯的發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O。（3）步驟①向三頸燒瓶中先加入正丁醇，然后再濃硫酸，待溶液冷卻后再加入冰醋酸。（4）步驟②中，用

10%Na2CO3溶液洗滌有機(jī)層，該步操作的目的是反應(yīng)消耗乙酸，溶解正丁醇，降低制備的到的乙酸正丁酯的溶解度。（5）步驟③在進(jìn)行蒸餾操作時(shí)，若從118℃開始收集餾分，由于乙酸的沸點(diǎn)是118.1℃，正丁醇沸點(diǎn)是118.0℃，會(huì)使收集的物質(zhì)中含有乙酸，將其當(dāng)作酯，因此產(chǎn)率偏高。（6）15.1

g乙酸正丁酯的物質(zhì)的量是n(乙酸正丁酯)=

15.1

g÷116g/mol=0.13mol，18.5

mL正丁醇的物質(zhì)的量是n(正丁醇)=

(18.5

mL×0.80g/ml)

÷74g/mol=0.2mol；由于乙酸過量，所以該實(shí)驗(yàn)生成的乙酸正丁酯的產(chǎn)率是(0.13mol÷0.2mol)

×100％=65%。

考點(diǎn)：考查有機(jī)物制備操作、反應(yīng)方程式、物質(zhì)產(chǎn)率的計(jì)算的知識(shí)。

3．（1）ABEF

（2）

（3）C處：白色粉末變成藍(lán)色晶體，D處：吸收水份以防止對(duì)后續(xù)反應(yīng)的干擾，E處：產(chǎn)生磚紅色沉淀，F(xiàn)處：高錳酸鉀（或氯酸鉀和二氧化錳混合物）

（4）

【解析】

試題分析：（1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)流程和反應(yīng)原理分析F裝置是加熱制氧氣；A裝置需要加熱得到乙醇蒸氣；B裝置為乙醇的催化氧化需要加熱；D裝置中乙醛通入氫氧化銅溶液需要加熱反應(yīng)生成磚紅色沉淀；故答案為ABEF；（2）B處的反應(yīng)是乙醇的催化氧化生成乙醛和水的反應(yīng)；反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O；（3）乙醇在銅催化作用下被氧氣氧化為乙醛和水，C處：白色粉末變成藍(lán)色晶體；堿石灰是吸收水蒸氣，D處：吸收水份以防止對(duì)后續(xù)反應(yīng)的干擾；E處是乙醛通入新制氫氧化銅中加熱反應(yīng)：產(chǎn)生磚紅色沉淀；F處是實(shí)驗(yàn)是制氧氣，試劑加在大試管中的固體加熱生成氧氣：實(shí)驗(yàn)室制氧氣的試劑是：高錳酸鉀（或氯酸鉀和二氧化錳混合物）；（4）去掉制氧氣的裝置后，E裝置中仍然出現(xiàn)磚紅色沉淀，說明有乙醛生成，無水硫酸銅不變色說明無水生成，但還有氣體不斷地逸出，說明有氫氣生成，化學(xué)方程式為：

考點(diǎn)：考查乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)分析。

第四篇：有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件課程教學(xué)大綱

《有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件》課程教學(xué)大綱

一、課程說明

（一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學(xué)分； 課程名稱：（中文）有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件；

（英文）Organic semiconductor materials and devices 所屬專業(yè)：物理學(xué)專業(yè)、微電子科學(xué)與工程專業(yè)及光信息科學(xué)與技術(shù)類專業(yè) 課程性質(zhì)：專業(yè)選修課程 學(xué) 分：3 課 時(shí)：54課時(shí)

（二）課程簡介、目標(biāo)與任務(wù)；

《有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件》是一門新興交叉和前沿學(xué)科，是將電子科學(xué)與有機(jī)材料科學(xué)緊密結(jié)合在一起的一門尖端學(xué)科。它憑借著有機(jī)光電材料及半導(dǎo)體材料獨(dú)特的分子特性、軟物質(zhì)行為和超分子結(jié)構(gòu)，已成為繼真空電子、固體電子、光電子之后的國際研究熱點(diǎn)。當(dāng)前有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件研究已經(jīng)從基礎(chǔ)研究走向產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，并滲透到許多領(lǐng)域而迅猛發(fā)展，為人類文明與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步做出日益突出的貢獻(xiàn)。

本課程研究有機(jī)半導(dǎo)體材料及其光電子器件，講解光電信息技術(shù)領(lǐng)域中有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件所涉及的相關(guān)原理、技術(shù)及應(yīng)用，是一門發(fā)展極為迅速、實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科。學(xué)習(xí)本課程的目標(biāo)是掌握有機(jī)材料及器件的基本理論、器件原理，了解該領(lǐng)域的最新成就和應(yīng)用前景，進(jìn)一步拓寬專業(yè)口徑，擴(kuò)大知識(shí)面，為學(xué)生將來進(jìn)入有機(jī)電子、信息科學(xué)領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。

課程根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)，重點(diǎn)掌握目前有機(jī)光電功能材料與器件基本工作原理及其技術(shù)、了解和掌握最新國際發(fā)展趨勢(shì)，使學(xué)生獲得對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體光、電子器件分析和設(shè)計(jì)的基本能力，掌握分析和解決實(shí)際問題的方法與途徑，重視理論與實(shí)踐的結(jié)合，以便為進(jìn)一步開展有機(jī)光、電子相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。

（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接； 本課程涵蓋多學(xué)科領(lǐng)域，其中主要的學(xué)科是半導(dǎo)體物理學(xué)、半導(dǎo)體材料學(xué)，同時(shí)還需要具備有機(jī)化學(xué)和半導(dǎo)體器件的基本知識(shí)，并且還要應(yīng)用半導(dǎo)體平面工藝技術(shù)等，因此本課程需要先修的課程包括：半導(dǎo)體物理、有機(jī)化學(xué)、半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體工藝等。

（四）教材與主要參考書。教材：

《分子材料與薄膜器件》，賀慶國、胡文平、白鳳蓮等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2010 主要參考書：

1.黃春輝等，《光電功能超薄膜》，北京大學(xué)出版社 2.朱道本等，《有機(jī)固體》，上海科學(xué)技術(shù)出版社

3.黃春輝等，《有機(jī)電致發(fā)光材料與器件導(dǎo)論》，復(fù)旦大學(xué)出版社 4.M.Pope, Clarendon Press，《Electronic processes in organic crystals》，Oxford

5.Joseph Shinar, 《Organic light emitting devices》, Springer 6.馬丁.波普，《有機(jī)晶體中的電子過程》，上海科學(xué)技術(shù)出版社 7.高觀志等，《固體中的電輸運(yùn)》，科學(xué)出版社 8.黃維等，《有機(jī)電子學(xué)》，科學(xué)出版社

二、課程內(nèi)容與安排 課程簡介（緒論）第一章 有機(jī)材料與電子學(xué) § 1.1 有機(jī)材料概念及發(fā)展簡史 § 1.2 電子學(xué)與有機(jī)材料

§ 1.3 有機(jī)半導(dǎo)體與無機(jī)半導(dǎo)體比較 § 1.4 有機(jī)光電材料中的電子過程及相關(guān)性質(zhì) § 1.5 有機(jī)電子學(xué)及其應(yīng)用

§ 1.5.1 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Organic field effect transistor，OFET）§ 1.5.2 有機(jī)太陽能電池（Organic photovoltaic cells，OPV）

§ 1.5.3 有機(jī)電致發(fā)光器件（Organic electroluminescence devices，OELD）§ 1.5.4 有機(jī)傳感器和存儲(chǔ)器（Organic sensor，OS；Organic memory，OM）第二章 有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu) § 2.1 有機(jī)分子內(nèi)成鍵及相關(guān)概念 § 2.1.1 固體物質(zhì)的成鍵方式 § 2.1.2 原子的電子軌道和電子云 § 2.1.3 原子之間的雜化軌道

§ 2.1.4 σ鍵與π鍵，單鍵、雙鍵與三鍵，飽和鍵與不飽和鍵 § 2.1.5 價(jià)電子、σ電子、π電子和n電子 § 2.1.6 典型實(shí)例：化學(xué)成鍵與材料性質(zhì) §2.2 有機(jī)材料的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論簡介

§ 2.2.1 分子軌道理論（molecular orbital theory，MO理論）§ 2.2.2 配位場(chǎng)理論 § 2.2.3 能帶理論 § 2.3 有機(jī)材料中電子能級(jí)

第三章 有機(jī)材料分子間作用力及其晶體堆積方式 §3.1 分子作用力 §3.2 有機(jī)分子晶體結(jié)構(gòu)

第四章 有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過程 §4.1 分子內(nèi)光激發(fā)態(tài)及其衰變過程

§4.2 聚集分子中的激發(fā)態(tài)及衰變特點(diǎn)（指晶體、固體時(shí)的特點(diǎn)）第五章 光躍遷規(guī)律 §5.1 光躍遷本質(zhì) §5.2 光躍遷選擇法則

§5.3 Franck-Condon原理（Franck-Condon Principle）§5.4 Einstein方程：激發(fā)過程與輻射過程之間的關(guān)系 §5.5 光吸收強(qiáng)度分布

§5.6 光的發(fā)射效率及激發(fā)態(tài)壽命 §5.7 物質(zhì)的發(fā)光 §5.7.1 發(fā)光物質(zhì)／體系 §5.7.2 有機(jī)發(fā)光材料 第六章 激子 §6.1 激子的產(chǎn)生 §6.2 激子的分類

§6.3 激子輸運(yùn)——能量傳遞／轉(zhuǎn)移 §6.4 激子擴(kuò)散

§6.5 激子的動(dòng)力學(xué)過程

第七章 有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過程 §7.1 有機(jī)材料電學(xué)性質(zhì)研究歷史 §7.2 描述電學(xué)性質(zhì)的基本概念 §7.3 有機(jī)材料中載流子類型 §7.3.1 光生載流子

§7.3.2 非本征激發(fā)----摻雜型載流子（另一個(gè)是雜質(zhì)缺陷型）§7.3.3 注入型載流子 §7.4 導(dǎo)電有機(jī)材料 第八章 有機(jī)半導(dǎo)體器件（專題討論）

（一）教學(xué)方法與學(xué)時(shí)分配

1、教學(xué)方法：

（1）以課堂講授為主，充分利用教材，圍繞知識(shí)點(diǎn)組織教學(xué)內(nèi)容；（2）多媒體教學(xué)：PowerPoint講稿、Movie演示；（3）考試：閉卷筆試。

2.學(xué)時(shí)分配：

（4）本課程共54學(xué)時(shí)，講授7章，課堂專題討論1章。各章節(jié)的學(xué)時(shí)分配如下：

緒論（2學(xué)時(shí)）第一章（6學(xué)時(shí)）第二章（8學(xué)時(shí)）第三章（6學(xué)時(shí)）第四章（10學(xué)時(shí)）第五章（6學(xué)時(shí)）第六章（6學(xué)時(shí)）第七章（8學(xué)時(shí)）第八章（2學(xué)時(shí)）

（二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：

以學(xué)科特點(diǎn)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，加強(qiáng)理論概念和技術(shù)應(yīng)用的講授，重點(diǎn)講授有機(jī)光電材料中的電子過程及相關(guān)性質(zhì)、有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論、有機(jī)材料分子間作用力及其晶體堆積方式、有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過程、光躍遷規(guī)律、激子的產(chǎn)生輸運(yùn)理論及其動(dòng)力學(xué)過程以及有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過程；

引導(dǎo)學(xué)生自主搜索和閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，讓學(xué)生大膽提出自己的見解，并在課堂上進(jìn)行 討論典型的有機(jī)光電器件（有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)光伏電池、有機(jī)存儲(chǔ)器、有機(jī)激光、有機(jī)傳感和有機(jī)光電探測(cè)器等）的原理、結(jié)構(gòu)、材料、性能參數(shù)以及制造工藝。

【重點(diǎn)掌握】：有機(jī)光電材料中的電子過程及相關(guān)性質(zhì)、有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論、有機(jī)材料分子間作用力及其晶體堆積方式、有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過程、光躍遷規(guī)律、激子的產(chǎn)生輸運(yùn)理論及其動(dòng)力學(xué)過程以及有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過程；

【掌握】：有機(jī)光電器件的原理、結(jié)構(gòu)、材料、性能參數(shù)以及制備工藝； 【了解】：有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件的發(fā)展歷程、最新進(jìn)展及應(yīng)用前景； 【一般了解】：發(fā)展中的有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件；

【難點(diǎn)】：有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論、有機(jī)材料分子間作用力、有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過程、光躍遷規(guī)律、激子的產(chǎn)生輸運(yùn)理論及其動(dòng)力學(xué)過程以及有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過程。

制定人：李海蓉

審定人： 批準(zhǔn)人： 日 期：2017.1.5 6

第五篇：有機(jī)化學(xué)材料化學(xué)專業(yè)教學(xué)大綱

《有機(jī)化學(xué)》(材料化學(xué)專業(yè))教學(xué)大綱

一、課程基本信息

課程名稱(中、英文): 有機(jī)化學(xué)(Ⅱ)-1[Organic Chemistry(Ⅱ)-1]

有機(jī)化學(xué)(Ⅱ)-2[Organic Chemistry(Ⅱ)-2] 課程號(hào)(代碼)：20309030，20308930 課程類別: 類級(jí)平臺(tái)課程，必修課

學(xué)時(shí)：４８ｘ２

學(xué)分：３ｘ２

二、教學(xué)目的及要求

材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，在學(xué)完《高等數(shù)學(xué)》、《普通物理》、《無機(jī)化學(xué)》、《分析化學(xué)》等前置課程的基本理論知識(shí)后，進(jìn)入有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)。該課程要求學(xué)生系統(tǒng)地、扎實(shí)地掌握有機(jī)化學(xué)的基本原理和基本規(guī)律，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、繼續(xù)深造以及將來解決有機(jī)化學(xué)中的問題、奠定必要而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)能進(jìn)一步加強(qiáng)解決問題和分析問題能力的培養(yǎng)。在學(xué)習(xí)該課程時(shí)學(xué)生要著重掌握各類有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、命名、物理性質(zhì)、光譜性質(zhì)、常用制備方法和用途，尤其是著重掌握各類有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特征和關(guān)鍵反應(yīng)，把握規(guī)律、抓住機(jī)理、將官能團(tuán)互相轉(zhuǎn)變的方法和碳碳鍵的形成與斷裂的方法形成互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)專注有機(jī)化學(xué)中的立體化學(xué)問題，才能達(dá)到有機(jī)化學(xué)的教學(xué)之目的。

三、教學(xué)內(nèi)容 1 緒論（４學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、了解有機(jī)化學(xué)的發(fā)展史、主要任務(wù)和學(xué)習(xí)方法；

二、了解有機(jī)化合物的基本特點(diǎn)、分類和反應(yīng)類型；

三、了解共價(jià)健的本質(zhì)，掌握共價(jià)健的屬性，熟悉利用鍵能數(shù)據(jù)推算反應(yīng)的焓變；

四、掌握下述名詞術(shù)語：有機(jī)化學(xué)；同分異構(gòu)現(xiàn)象；分子間作用力；Van der walls力；官能團(tuán) 1-1 有機(jī)化學(xué)的由來和發(fā)展

1-2 有機(jī)化合物的特點(diǎn)：分子結(jié)構(gòu)和組成（同分異構(gòu)現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)的表示方法）；理化性質(zhì) 1-3 共價(jià)鍵的鍵參數(shù)：鍵能、鍵長、鍵角；鍵的極性與誘導(dǎo)效應(yīng)；鍵的可極化性 1-4 共價(jià)鍵的斷裂方式與有機(jī)反應(yīng)的類型 1-5 有機(jī)化合物的分類

1-6 學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的目的和學(xué)習(xí)方法 2 烷烴（４學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、掌握構(gòu)象的表示方法和典型的構(gòu)象ap, sp, sc, ac的穩(wěn)定性分析；

二、了解飽和碳原子的sp3雜化軌道與烷基自由基的sp2雜化軌道的形成與構(gòu)型；

三、著重掌握烷烴的自由基取代反應(yīng)（鹵代反應(yīng)）的基本規(guī)律（區(qū)域選擇性）和反應(yīng)機(jī)理（自由基反應(yīng)），了解烷烴的物理性質(zhì)。

四、弄清下列概念：同系列與同分異構(gòu)；構(gòu)造異構(gòu)與鏈異構(gòu)；T.S與活潑中間體；扭轉(zhuǎn)張力與Van der Walls張力；Newman投影式與透視式；活性與選擇性 2-1 烷烴的同系列與同分異構(gòu)現(xiàn)象（鍵異構(gòu)）

2-2 烷烴和命名：習(xí)慣命名；系統(tǒng)命名（采用1980年中國化學(xué)會(huì)有機(jī)化學(xué)命名原則）衍生物命名與俗名

2-3 烷烴的結(jié)構(gòu)：CH4的正四面體結(jié)構(gòu)與sp3雜化軌道；烷烴的構(gòu)象 2-4 烷烴的物理性質(zhì)

2-5 烷烴的反應(yīng)：烷烴的鹵代反應(yīng)（CH4的氯代反應(yīng)及自由基反應(yīng)歷程）；烷烴鹵代及活性；鹵代反應(yīng)中鹵素的活性與選擇性；鹵代反應(yīng)的T.S；氧化反應(yīng)（燃燒與部分氧化）；裂化（解）反應(yīng)。

2-6 烷烴自由基的立體化學(xué)（sp2雜化）3 立體化學(xué)-對(duì)映異構(gòu)（６學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、掌握對(duì)稱因素與手性的關(guān)系；

二、掌握Fischer投影式的書寫規(guī)則，并能熟練地掌握R/S的命名法，正確地判斷手性中心的構(gòu)型和各種構(gòu)型式的相互轉(zhuǎn)變；

三、弄清下列概念：對(duì)映異構(gòu)體和非對(duì)映異構(gòu)體；手性和旋光性；旋光度與比旋光度；內(nèi)消旋體和外消旋體；手性與對(duì)稱因素，手性中心與手性分子；赤式與蘇式；外消旋化與內(nèi)消旋化 3-1 手性現(xiàn)象

3-2平面偏振光與物質(zhì)的光活性：平面偏振光；物質(zhì)的光活性；旋光度與比旋光度 3-3 手性與對(duì)稱因素（對(duì)稱面、心、軸，更迭對(duì)稱軸）3-4 手性分子構(gòu)型表示方法與命名

結(jié)構(gòu)表示法（透視式與投影式）命名（R、S，赤式與蘇式，次序規(guī)則）3-5 含兩個(gè)手性碳原子的化合物 3-6 含三個(gè)手性碳原子的化合物 3-7 其它手性分子 烯烴與環(huán)烷烴（９學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、掌握烯烴和環(huán)烷烴的順、反異構(gòu)現(xiàn)象和E/Z命名法；

二、掌握烯烴的各類反應(yīng)，重點(diǎn)掌握其反應(yīng)規(guī)律及離子型親電加成反應(yīng)的歷程；

三、了解環(huán)烷烴的性質(zhì)和構(gòu)象，掌握環(huán)丙烷和環(huán)已烷的構(gòu)象及其理論解釋；

四、掌握下述概念：Markovnikov規(guī)則與過氧化物效應(yīng)；立體選擇性反應(yīng)與立體與一性反應(yīng)；親電劑；親電反應(yīng)；氫化熱與燃燒熱；Baeyer張力；船式與椅式構(gòu)象；掌握醇脫水和鹵代烴脫HX制烯方法 4-1 烯的結(jié)構(gòu)

4-2 烯烴的異構(gòu)與命名：烯烴的異構(gòu)（位置、順反異構(gòu)）；命名（Z、E命名法）4-3 烯烴的物理性質(zhì)

4-4 烯烴的化學(xué)反應(yīng)；烯烴與鹵素的加成反應(yīng)與親電加成反應(yīng)的歷程[立體選擇性]與立體專一性；烯烴與無機(jī)酸的親電加成反應(yīng)（Markovnikov規(guī)則）；烯烴與H2O的反應(yīng)；烯烴與HOX的反應(yīng)；烯烴的聚合反應(yīng)；硼氫化一氧化反應(yīng)；溶劑汞化一去汞化反應(yīng)；烯烴的還原與氧化反應(yīng)；烯烴的自由基加成反應(yīng)；烯烴的α-H反應(yīng) 4-5 烯烴的制備；醇脫水（Saytzev規(guī)律）和鹵代烴脫HX（Hofmann規(guī)律）

4-6 環(huán)烷烴的分類、異構(gòu)與命名 4-7 環(huán)烷烴的物理性質(zhì) 4-8 環(huán)烷烴的化學(xué)反應(yīng) 4-9 拜爾張力學(xué)說與近代觀點(diǎn)

4-10 環(huán)烷烴的構(gòu)象（環(huán)丙烷、環(huán)己烷及其衍生物、十氫萘）5 炔烴與二烯烴（６學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、掌握炔烴的親電加成反應(yīng)、氧化還原和炔氫的反應(yīng)，了解親核加成、聚合反應(yīng)等；

二、掌握共軛二烯的親電加成反應(yīng)規(guī)律和共軛二烯的Diels-Alder反應(yīng)；

三、掌握下述概念：共軛效應(yīng)與誘導(dǎo)效應(yīng)；雙烯組分與親雙烯組分；乙烯基化反應(yīng)與乙炔基化反應(yīng)；速度控制與平衡控制；1，2-加成與共軛加成 5-1 炔烴的結(jié)構(gòu)、異構(gòu)和命名

5-2 炔烴的化學(xué)反應(yīng)：加成反應(yīng)（親電加成）；炔烴與含活潑氫化物反應(yīng)（親核加成、乙烯基化）；氧化與還原反應(yīng)（Lindlar催化劑）；炔氫的反應(yīng)（酸性、親核取代、乙炔基化反應(yīng)）；乙炔的聚合反應(yīng) 5-3 炔烴的制備

5-4 二烯烴的分類與多烯烴的命名 5-5 共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)與π、π共軛效應(yīng)

5-6 其它類型的共軛效應(yīng)（P-π、P-P、σ-π、σ-P）

5-7 共軛二烯烴的反應(yīng)：與H2和HX的反應(yīng)（動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)控制反應(yīng)）加H2；游離基加成反應(yīng)；Diels-Alder反應(yīng)；聚合反應(yīng) 5-8 共軛二烯烴的制備 5-9 丙二烯的結(jié)構(gòu) 6 芳烴（８學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、掌握苯系芳烴的親電取代反應(yīng)類型（鹵代；硝化；磺化；付一克烷化與酰化）、歷程和定位規(guī)則，能充分利用電子效應(yīng)和共振論來解釋其規(guī)律；

二、掌握側(cè)鏈上的氧化與鹵代反應(yīng)規(guī)律，了解芳環(huán)被催化氫化，催化氧化，Birch還原的規(guī)律；

三、掌握萘及一取代萘的親電取代反應(yīng)和蒽、菲的特性；

四、掌握下述概念和人名反應(yīng)：共振論和Kekule結(jié)構(gòu)；活化基與鈍化基；o,p-位定位基與m-位定位基；同位素效應(yīng)；空間效應(yīng)Friedel-Crafts烷化和酰化；Clemensen還原；Haworth合成法 6-1 芳烴的分類和命名

6-2 苯的結(jié)構(gòu)：苯的特性與Kekule結(jié)構(gòu)；苯結(jié)構(gòu)的描述（MO和共振論）6-3 苯系芳烴的親電取代反應(yīng)的反應(yīng)歷程：鹵代；硝化；磺化；付一克烷化與酰化 6-4 芳環(huán)上的親電取代反應(yīng)的定位規(guī)則及其應(yīng)用：定位規(guī)律及理論解釋；苯二元取代物再取代的定位規(guī)律；定位規(guī)律的應(yīng)用

6-5 氧化與還原（苯環(huán)上氧化，側(cè)鏈氧化，Birch還原）

6-6 游離基反應(yīng)（環(huán)的加成，側(cè)鏈鹵代）6-7萘的結(jié)構(gòu)與衍生物的命名

6-8萘的化學(xué)反應(yīng)；親電取代（定位規(guī)則）；氧化與還原 6-9致癌烴 鹵代烴（８學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、重點(diǎn)掌握鹵代烴的三類反應(yīng)：親核取代、消去反應(yīng)與活潑金屬的反應(yīng)以及前兩類反應(yīng)的極端歷程的描述和特征（動(dòng)力學(xué)特征、立體化學(xué)特征等）；

二、掌握影響SN1，SN2，E1，E2歷程的影響因素及其規(guī)律（判斷反應(yīng)的歷程）；

三、熟練掌握消去反應(yīng)的規(guī)律——Saytzev烯和Hofman烯；

四、熟練掌握Grignard試劑的制備和應(yīng)用，了解RLi，R2CuLi，RNa等的形成與應(yīng)用；

五、掌握下述概念：親核劑；溶劑解；氫解；Walden轉(zhuǎn)化；兩可離子；鄰基參與與鄰位促進(jìn) 7-1 鹵代烴的分類、異構(gòu)與命名

7-2 鹵代烴的親核取代反應(yīng)：碳親核劑的反應(yīng)；氧親核劑的反應(yīng)；氯親核劑的反應(yīng)硫親核劑的反應(yīng)；鹵親核劑的反應(yīng)

7-3 鹵代烷SN反應(yīng)的歷程和立體化學(xué)（SN1、SN2）

7-4 影響SN反應(yīng)的因素：R的結(jié)構(gòu)；L離去基團(tuán)；Nu的親核性；溶劑 7-5 芳鹵的SN反應(yīng)（Meisenheimer絡(luò)合物，苯炔歷程）

7-6 鹵代烴的消去反應(yīng)：β-消去的歷程（E1，E2，E1cb）影響因素；定向規(guī)律 7-7 鹵代烷與金屬的反應(yīng)：格氏試劑及其反應(yīng)；類格氏試劑及其反應(yīng) 7-8 鹵代烴的還原

7-9 多鹵代烴與α-消去反應(yīng) 7-10 分子內(nèi)的SN反應(yīng)與鄰基參與 8 醇、酚、醚（８學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、了解醇、酚、醚的結(jié)構(gòu)的共性、命名與物理性質(zhì)及一些主要合成法；

二、掌握醇的親核取代反應(yīng)和消去反應(yīng)的規(guī)律，了解醇氧化和掌握鄰二醇的特性；

三、掌握不對(duì)稱醚的醚鍵斷裂規(guī)律和酸堿作用下的環(huán)醚開環(huán)規(guī)律；

四、掌握酚的的反應(yīng)和制備方法；

五、弄清下述試劑與反應(yīng)的體質(zhì)：Lucas試劑；Sarett試劑；Reimer-Tiemann反應(yīng)；Kolbe反應(yīng)；Oppenmer氧化法；Williamenson醚合成；Pinacol重排；Wagner-meerwein重排；Fries重排 8-1 醇的分類和命名 8-2 醇的物理性質(zhì)

8-3 醇的化學(xué)性質(zhì)：酸性、堿性、親核性（與R-X反應(yīng)，與ROH反應(yīng)，與RCOOH反應(yīng)，與TsCl和無機(jī)酰鹵反應(yīng)，與CS2反應(yīng)）與無機(jī)酸反應(yīng)；醇的氧化 8-4 鄰二醇的特性（氧化與重排）8-5 醇的制備

8-6 酚的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)與合成；反應(yīng)（酸性，氧上的烷化與酰化，顯色反應(yīng)，芳環(huán)上的反應(yīng)，4 氧化與還原，制備（磺化法氯苯水解法、異丙苯法等）8-7 醚：鏈醚（命名，反應(yīng)）；環(huán)醚；冠醚

8-8 硫醇、硫酚和硫醚：命名；物理性質(zhì)；化學(xué)性質(zhì) 9 醛、酮、醌（８學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、重點(diǎn)掌握羧基上的各種親核加成反應(yīng)的規(guī)律及歷程，注意Cram規(guī)則的立體化學(xué)問題；

二、掌握醛、酮的α-H的反應(yīng)歷程；

三、了解插烯原理，掌握α、β-不飽和醛酮的共軛加成規(guī)律及意義；

四、搞清下列名稱反應(yīng)：Aldol反應(yīng)；Claisen-Schmidt縮合；Mamich反應(yīng)；Wittig反應(yīng)；Baeyer-Villiger反應(yīng)；Wolff-Kisher-黃鳴龍反應(yīng)；Michael反應(yīng)；Robinson反應(yīng)；Cannizzaro反應(yīng) 9-1 醛酮的分類與命名

9-2 醛酮的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)：羰基上的親核加成反應(yīng)——加HCN、NaHSO3，有機(jī)金屬化合物，H2O，LiAlH4，NaBH4，PCl5等和立體化學(xué)；與氨及氨衍生物的反應(yīng)（肟、腙、縮氨脲），與醇的加成縮合反應(yīng)——半縮醛（酮）、縮醛（酮）的生成，醛（酮）的Wittig反應(yīng)、Mannich反應(yīng)、安息香縮合；醛酮α-H的反應(yīng)：酮-烯醇互變，鹵代與鹵仿反應(yīng)，aldol反應(yīng)；氧化與還原：醛酮的一般氧化，Baeyer-Villiger氧化和Riley氧化；Cannizzaro反應(yīng)；還原成醇（催化氫化和金屬氫化物和金屬還原）；還原成烴基（Clemensen還原，Wolff-Kisher-黃鳴龍還原）9-3 醛、酮、的制備 9-4 醛、酮的幾個(gè)代表化合物 9-5 插烯原理與共軛加成 9-6 醌的結(jié)構(gòu)與特性 羧酸及其衍生物（９學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、重點(diǎn)掌握羧酸及其衍生物羰基碳上的親核取代反應(yīng)，熟悉它們之間的衍變關(guān)系和反應(yīng)歷程；

二、了解羧酸的結(jié)構(gòu)對(duì)酸性的影響，羧酸的脫酸與還原反應(yīng)；

三、掌握酯和羧酸的α-H的反應(yīng)和歷程，了解酯的熱消去反應(yīng)和酰胺的一些特殊反應(yīng)；

四、熟悉β-丁酮酸酯與丙二酸二乙酯的合成法，同時(shí)掌握β-酮酸酯及其類似物的互變異構(gòu)現(xiàn)象及其影響因素；

五、鹵代酸、酚酸、醇酸、乙烯酮的特性作適當(dāng)?shù)牧私猓?/p>

六、掌握Hell-Volhavd-Zelinsky反應(yīng)；Perkinr反應(yīng)；Claisen縮合；Hofmann降解；Darzen反應(yīng)；Reformatsky反應(yīng)；β-丁酮酸酯和丙二酸二乙酯合成法

10-1 概述：羧酸的分類與命名；羧酸的結(jié)構(gòu)與性能

10-2 羧酸的反應(yīng)：羧基中氫的反應(yīng)（酸性、影響酸性的結(jié)構(gòu)因素）；羰基碳上的反應(yīng)（酯化反應(yīng)、酰鹵的形成、酰胺的形成，貝克曼重排、酸酐的生成）；脫羧反應(yīng)；羧酸的還原反應(yīng)（有機(jī)金屬化合物反應(yīng)）；羧酸的α-H的反應(yīng)（Hell-Volhavd-Zelinsky反應(yīng)）10-3 羧酸的制備

10-4 羧酸衍生物的命名和結(jié)構(gòu)與性能

10-5 羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)：酰基碳上的SN反應(yīng)；與有機(jī)金屬化合物的反應(yīng)；還原反應(yīng)；α-H的反應(yīng)（酰鹵α-H反應(yīng)；酸酐α-H的反應(yīng)，Perkinr反應(yīng)；酯的α-H的反應(yīng)，Claisen縮合）；酯的熱消去反應(yīng)；酰胺的特殊反應(yīng)，如Hofmann降解 10-6 乙烯酮

10-7 取代酸：鹵代酸的特性（Darzen反應(yīng)，Reformatsky反應(yīng)）；醇酸特性；酚酸的性質(zhì)與制備方法；羧基酸的特性

10-8 β-丁酮酸酯和丙二酸二乙酯在合成上的應(yīng)用 11 含氮化合物（７學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、重點(diǎn)掌握胺類的堿性規(guī)律，氮上的取代反應(yīng)和與HNO2及TsCl／NaOH的反應(yīng)（Hinsberg分胺法），了解叔胺氮上的氧化反應(yīng)及其氧化產(chǎn)物在合成上的應(yīng)用（Cope反應(yīng)）；

二、重點(diǎn)掌握芳香重氮鹽的生成及其在合成上的應(yīng)用，如Sandmeger反應(yīng)和偶聯(lián)反應(yīng)等；

三、掌握烯胺和季胺化合物的反應(yīng)（重點(diǎn)Hofmann徹底甲基化反應(yīng)）；

四、掌握硝基化合物的還原反應(yīng)，尤其是芳香族硝基化合物不同程度還原在有機(jī)合成上的意義；

五、掌握胺的各種制備方法，如還原胺化法與Gabriel合成法等；

六、了解重氮甲烷與氮烯的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。

11-1 胺的分類、命名和物理性質(zhì)

11-2 胺的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)：結(jié)構(gòu)（堿性、親核性；與HNO2反應(yīng)；氧化）11-3 芳胺環(huán)上的反應(yīng)（鹵代、硝化、磺化）11-4 烯胺的合成與反應(yīng) 11-5 季胺鹽與季胺堿

11-6 胺的制備：硝基、腈、酰胺、肟等化合物的還原；羧基還原胺化；氨或胺的羥化；特殊的伯胺合成法（Hofmann降解、Gabriel合成法）

11-7 芳香重氮鹽的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)：結(jié)構(gòu)；反應(yīng)（脫氮、Sandmeger反應(yīng)等，不脫氮反應(yīng)，偶聯(lián)等）

11-8 重氮甲烷與碳烯的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)：重氮甲烷的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)：碳烯的結(jié)構(gòu)和反應(yīng) 11-9 硝基化合物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)：結(jié)構(gòu)；反應(yīng)（還原、縮合等）11-10 分子結(jié)構(gòu)與顏色 有機(jī)化合物的光譜性質(zhì)（４學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、了解MS、IR、NMR波譜的基本原理；

二、掌握主要類型有機(jī)化合物的波譜特征，能夠用于不太復(fù)雜的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定與鑒定，其中：（1）MS要求掌握M+和碎片離子的識(shí)別，對(duì)各類有機(jī)化合物的開裂規(guī)律有總體了解；（2）IR要求掌握一些典型基團(tuán)的特征吸收峰及影響峰位的因素；（3）NMR要求掌握化學(xué)位移δ、偶合常數(shù)J與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

12-1 IR與有機(jī)分子結(jié)構(gòu)：概述（IR形成、IR表示方法，化學(xué)鍵振動(dòng)類型與規(guī)律）；影響峰強(qiáng)度的因素；IR譜應(yīng)用舉例

12-2 1H-NMR與有機(jī)分子結(jié)構(gòu)：基本原理；化學(xué)位移；化學(xué)位移與分子結(jié)構(gòu)；自旋偶合與自旋裂分；NMR的應(yīng)用舉例

12-3 MS與有機(jī)分子結(jié)構(gòu)：概述（MS的產(chǎn)生與IR表示方法）M+與碎片（M+的形成與識(shí)別，M+強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)等）；MS的應(yīng)用舉例 13 非苯芳香族化合物（４學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、掌握Huckel規(guī)律與芳香性判斷，了解幾個(gè)典型的芳香族化合物的結(jié)構(gòu)；

二、熟悉簡單雜環(huán)化合物的類型與命名；

三、主要掌握五元和六元雜環(huán)中的呋喃、吡咯、噻吩、吡啶化合物的結(jié)構(gòu)與性能；

四、了解五元雜環(huán)化合物的制備及其衍生物的反應(yīng)；

六、了解以吲哚、喹啉為代表的稠雜環(huán)的結(jié)構(gòu)與性能，并對(duì)某些天然含雜環(huán)有機(jī)化合物有一定的了解。

13-1 含碳環(huán)的非苯芳香族化合物：芳香性的條件（Huckel規(guī)則）；幾個(gè)典型碳環(huán)非苯芳香族化合物（環(huán)丙烯正離子，環(huán)戊二烯負(fù)離子，環(huán)庚三烯正離子，籃烴，杯烯、輪烯）13-2 芳香雜環(huán)化合物：雜環(huán)化合物的分類和命名；含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)體系的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)（呋喃、吡啶、噻吩的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)及制備，呋喃和吡咯衍生物）；含一個(gè)雜原子的六元環(huán)化合物——吡啶及其衍生物（結(jié)構(gòu)與性能，吡啶的化學(xué)反應(yīng)、吡啶及其取代吡啶的合成）；稠雜環(huán)（吲哚、喹啉）14 碳水化合物（４學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、了解單糖的結(jié)構(gòu)與性能，熟悉成苷與成脎等反應(yīng)；

二、掌握以葡萄糖為代表的單糖結(jié)構(gòu)的表示法（Fischer式，Haworth式和構(gòu)象式）及D/L命名法；

三、學(xué)習(xí)以葡萄糖為代表的單糖結(jié)構(gòu)表征的推論方法和幾個(gè)典型的雙糖的結(jié)構(gòu)以及推導(dǎo)方法；

四、掌握下述概念：變旋光作用；正位異構(gòu)體（α、β）；差向異構(gòu)體；轉(zhuǎn)化糖和還原糖 14-1 碳水化合物的定義和分類

14-2 單糖：命名；結(jié)構(gòu)（葡萄糖的構(gòu)造、構(gòu)型、構(gòu)象）；反應(yīng)（或苷、成脎、氧化、醛糖的遞升和遞降）

14-3 雙糖：麥芽糖；纖維二糖；乳糖；蔗糖 14-4 多糖：淀粉；纖維素 氨基酸、肽和蛋白質(zhì)（４學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、了解α-氨基酸的結(jié)構(gòu)與共性（物性和化性）；

二、掌握氨基酸的幾種典型的合成方法；

三、了解肽的命名和結(jié)構(gòu)特征，肽的合成和保護(hù)基的應(yīng)用，肽的結(jié)構(gòu)測(cè)定方法（端基分析法）。15-1 概述

15-2 氨基酸：分類與命名；結(jié)構(gòu)與物性（PI）；反應(yīng)；合成 15-3 肽：結(jié)構(gòu)與命名；結(jié)構(gòu)測(cè)定；合成 15-4 蛋白質(zhì)（四級(jí)結(jié)構(gòu)）16 周環(huán)反應(yīng)（４學(xué)時(shí)）

基本要求：

一、了解周環(huán)反應(yīng)的特點(diǎn)及理論；

二、掌握前線軌道理論的基本思想，能熟練地描述HOMO和LUMO；

三、掌握三類周環(huán)反應(yīng)的選擇規(guī)律，能預(yù)言反應(yīng)的進(jìn)程。16-1 概述（特點(diǎn)和分類）

16-2 電環(huán)化反應(yīng)：4nπ電子體系；[4n+2]π電子體系

16-3 環(huán)加成體系：[2+2]環(huán)加成；[4n+2]π電子環(huán)加成；1.3-偶極加成；鉗合反應(yīng)

16-4 σ-遷移；[I.J]σ-遷移（氫原子參加，碳原子參加）；[3.3]σ-遷移（Cope重排，Claisen重排）

四、教材

《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》（第二版），藍(lán)仲薇，李瑛，陳華，肖友發(fā)主編，海洋出版社，200４，北京。

五、主要參考書：

1、邢其毅、徐瑞秋、周政、裴偉偉，《基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)》第二版，上、下冊(cè)，高等教育出版社，2003，北京。

2、L.G.Wade Jr，Organic Chemstry(5 th Ed), Pearson Education Inc, 2003.3、胡宏紋主編，《有機(jī)化學(xué)》第二版，上、下冊(cè)，高等教育出版社，1990，北京。

4、R.T.莫里森、R.N.博伊德，《有機(jī)化學(xué)》第二版，上、下冊(cè)，科學(xué)出版社，1992，北京。

六、成績?cè)u(píng)定

期末考試占總成績的60% 期中考試占總成績的20%平時(shí)成績占總成績的20%