在有机光电材料中,不论是小分子还是聚合物,我们最有兴趣的成键方式是共轭的冗键结构。 FDS8928A 共轭是有机物中碳原子排列的一种特定形式。在这种排列中,单键和双键交替出现,其中来自sp2碳(或者sp碳)原子杂化轨道的σ键将原子结合在一起,而来自未杂化pz、助碳原子轨道的冗键相互重叠形成离域分子轨道o轨道)。占据冗轨道的电子称为冗电子,冗电子可在共轭结构范围内自由移动,故有时也称为移动电子。或者由于冗电子是由不饱和键提供,也称它们为不饱和电子。正是由于这种移动冗电子由一部分转移至另一部分的过程,有机材料才表现出各种化学或物理作用沿着分子整个长度的传播,使材料具有光电特性。

   和能级示意图。图2‘⑶的右侧以两个碳原子为例,形象地表示出冗共轭体系中的σ键和π键的电子云空间分布情况。图2双b)是分子的轨道能级示意图。一般地,在这些共轭有机材料中,由于冗键的强度比σ键弱很多,因而冗电子能量较高,占据能量最高的分子轨道臼OMO为冗轨道),而最低的空置轨道GUMo)是矿。因此,有机共轭材料的最低光学跃迁通常发生在冗电 子中,表现为饣/跃迁,如图2“b)所示。由于肛冗中跃迁能隙在1,5-3,0eV,有机共轭材料通常表现出近紫外、可见、近红外光谱区域的吸收或者发射光谱。这类材料的普遍规律是随着共轭长度增大,材料光学能隙减小,吸收和发射光谱红移。

   有机共轭材料中,由于冗电子在分子内的离域导致了材料的导电性。这类材料的分子结构具有分子内共价键、分子间范德华力为主的结构特点。由于分子间的作用力较弱,有机材料内通常不能形成能带,能级一般以分立形式存在。有机材料中载流子主要依靠分子间跃进方式输运,导致了比金属、无机半导体弱的导电性能。导电特性的好坏与材料的堆积结构、形貌以及陷阱密切相关。通常情况下,单晶堆积方式下材料导电性最好,规整的堆积,如果能够使材料呈现出较强的分子间饣冗耦合,材料的导电性也将提高。有机材料导电性的详细论述可参见本章后面的部分以及场效应晶体管一章。

   综上所述,有机共轭分子由于冗共轭体系的存在,表现出丰富的光学和电学特性,是有广泛应用前景的半导体光电材料。