在有機光電材料中,不論是小分子還是聚合物,我們最有興趣的成鍵方式是共軛的冗鍵結(jié)構(gòu)。 FDS8928A 共軛是有機物中碳原子排列的一種特定形式。在這種排列中,單鍵和雙鍵交替出現(xiàn),其中來自sp2碳(或者sp碳)原子雜化軌道的σ鍵將原子結(jié)合在一起,而來自未雜化pz、助碳原子軌道的冗鍵相互重疊形成離域分子軌道o軌道)。占據(jù)冗軌道的電子稱為冗電子,冗電子可在共軛結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)自由移動,故有時也稱為移動電子�；蛘哂捎谌唠娮邮怯�不飽和鍵提供,也稱它們?yōu)椴伙柡碗娮印Ｕ怯捎谶@種移動冗電子由一部分轉(zhuǎn)移至另一部分的過程,有機材料才表現(xiàn)出各種化學(xué)或物理作用沿著分子整個長度的傳播,使材料具有光電特性。

   和能級示意圖。圖2‘⑶的右側(cè)以兩個碳原子為例,形象地表示出冗共軛體系中的σ鍵和π鍵的電子云空間分布情況。圖2雙b)是分子的軌道能級示意圖。一般地,在這些共軛有機材料中,由于冗鍵的強度比σ鍵弱很多,因而冗電子能量較高,占據(jù)能量最高的分子軌道臼OMO為冗軌道),而最低的空置軌道GUMo)是礦。因此,有機共軛材料的最低光學(xué)躍遷通常發(fā)生在冗電 子中,表現(xiàn)為饣/躍遷,如圖2“b)所示。由于肛冗中躍遷能隙在1,5-3,0eV,有機共軛材料通常表現(xiàn)出近紫外、可見、近紅外光譜區(qū)域的吸收或者發(fā)射光譜。這類材料的普遍規(guī)律是隨著共軛長度增大,材料光學(xué)能隙減小,吸收和發(fā)射光譜紅移。

   有機共軛材料中,由于冗電子在分子內(nèi)的離域?qū)е铝瞬牧系膶?dǎo)電性。這類材料的分子結(jié)構(gòu)具有分子內(nèi)共價鍵、分子間范德華力為主的結(jié)構(gòu)特點。由于分子間的作用力較弱,有機材料內(nèi)通常不能形成能帶,能級一般以分立形式存在。有機材料中載流子主要依靠分子間躍進方式輸運,導(dǎo)致了比金屬、無機半導(dǎo)體弱的導(dǎo)電性能。導(dǎo)電特性的好壞與材料的堆積結(jié)構(gòu)、形貌以及陷阱密切相關(guān)。通常情況下,單晶堆積方式下材料導(dǎo)電性最好,規(guī)整的堆積,如果能夠使材料呈現(xiàn)出較強的分子間饣冗耦合,材料的導(dǎo)電性也將提高。有機材料導(dǎo)電性的詳細(xì)論述可參見本章后面的部分以及場效應(yīng)晶體管一章。

   綜上所述,有機共軛分子由于冗共軛體系的存在,表現(xiàn)出豐富的光學(xué)和電學(xué)特性,是有廣泛應(yīng)用前景的半導(dǎo)體光電材料。