Introduction to Organic Electronic and Optoelectronic Materials and Devices (Optical Science and Eng pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC

作者:Sun, Sam-Shajing (EDT)/ Dalton, Larry R. (EDT)

出品人:

页数:936

译者:

出版时间:2008-05-29

价格:USD 119.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780849392849

丛书系列:

图书标签:

• 有机电子学
• 有机光电器件
• 材料科学
• 光学工程
• 半导体
• 薄膜技术
• 器件物理
• 光电转换
• 有机半导体
• 电子材料

现代材料科学与工程导论：从基础到前沿应用 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探索现代材料科学与工程领域的核心概念、关键材料体系以及新兴技术应用。本书不侧重于特定子学科，如有机电子学，而是着眼于跨学科的材料基础，为理解从传统工程材料到尖端功能材料的演变提供坚实的理论框架。 本书的结构围绕材料科学与工程的四大支柱展开：晶体结构与缺陷、热力学与动力学、材料性能与表征，以及先进材料的工程应用。 每一部分都力求在理论深度与实际应用之间取得平衡，帮助读者建立起系统性的知识体系。 --- 第一部分：材料世界的结构基础 本部分聚焦于理解材料的微观结构，这是决定宏观性能的根本所在。 第一章：原子键合与晶体结构基础 材料的本质在于原子如何相互连接。本章将详细探讨离子键、共价键、金属键以及范德华力等基本键合类型，并分析它们如何决定材料的宏观性质，如熔点、硬度和电学特性。 重点将放在晶体结构的描述上。我们将深入解析晶体学的基本原理，包括点阵、基矢、晶胞的概念。读者将学习如何运用布拉维点阵理论来分类和描述各种晶体结构，例如体心立方（BCC）、面心立方（FCC）以及密堆积结构（HCP）。此外，本章将探讨非晶态固体（如玻璃）与晶态固体的区别，以及短程有序和长程有序的概念。 第二章：晶体缺陷与非晶态特性 理想的晶体结构在现实中并不存在。本章的核心在于理解晶体缺陷对材料性能的决定性影响。我们将分类讨论零维缺陷（点缺陷，如空位、间隙原子、取代原子）、一维缺陷（线缺陷，即位错）、二维缺陷（面缺陷，如晶界、孪晶界）和三维缺陷（块状缺陷）。 针对位错，本书将详细阐述其类型（刃型、螺型、混合型）及其运动机制，这是理解金属塑性变形和材料强化的关键。对于陶瓷和半导体材料，点缺陷的化学计量学和对其电学性质的影响将被重点讨论。此外，本章还会涉及非晶态材料的结构特征，如自由体积理论，以及玻璃化转变温度（$T_g$）对聚合物和玻璃性能的意义。 --- 第二部分：驱动材料行为的热力学与动力学 材料的演化和相变由热力学定律支配，而变化的速度则由动力学控制。 第三章：材料热力学导论 本章提供热力学在材料科学中的应用基础。我们将从吉布斯自由能出发，构建相图分析的理论框架。重点内容包括相平衡的原理，如吉布斯相律的应用，以及如何解读单组分和多组分（如二元合金）的相图。 对于二元系统，我们将深入分析共晶、共熔、固溶体形成等关键反应，并解释相图中不同区域对应的微观结构。本章还会介绍热力学驱动的驱动力，例如为了降低界面能而发生的晶粒长大过程。 第四章：材料的扩散与动力学过程 材料在温度梯度或浓度梯度下的迁移是许多工程过程的基础。本章聚焦于扩散现象。我们将详细介绍Fick第一定律和第二定律，并分析扩散系数与温度之间的关系（Arrhenius方程）。 随后，本章将探讨各种影响扩散的因素，包括晶体结构、缺陷浓度以及扩散机制（如原子跳跃、空位机制）。在动力学部分，本书还将讨论相变的速率理论，例如成核与长大模型（如Johnson-Mehl-Avrami模型），这对于理解淬火、退火等热处理工艺至关重要。 --- 第三部分：材料的性能与表征技术 理解材料性能的来源，并掌握表征这些性能的先进工具，是材料工程师的核心能力。 第五章：机械性能与塑性行为 本章系统地分析材料如何响应外加机械载荷。我们将从应力-应变关系入手，区分弹性变形和塑性变形。内容涵盖拉伸、压缩、弯曲和扭转等基本测试。 重点剖析强度、硬度、韧性与疲劳等关键机械性能。我们将探讨加工硬化、固溶强化、析出强化等提高金属强度的基本机制。对于断裂力学，本书将介绍应力强度因子和断裂韧性的概念，以及如何评估材料的抗疲劳能力。 第六章：电学、磁学与光学特性 本部分深入探讨材料的内在物理性质，这些性质是现代电子和信息技术的基础。 电学特性： 从能带理论出发，区分导体、半导体和绝缘体。讨论载流子浓度、迁移率，以及欧姆定律在材料尺度上的体现。 磁学特性： 介绍磁畴、磁化强度、磁导率等概念，并分类讨论顺磁性、抗磁性和铁磁性材料的微观机制。 光学特性： 探讨光与物质的相互作用，包括吸收、散射和透射。分析材料的介电常数和折射率，以及这些参数如何影响材料在电磁波谱中的响应。 第七章：现代材料表征技术 精确的材料表征是科学进步的保障。本章介绍用于揭示材料微观结构和化学成分的关键分析手段。 结构分析： 详细介绍X射线衍射 (XRD) 的原理及其在确定晶体结构、晶格常数和晶粒尺寸方面的应用。 形貌与成分分析： 阐述扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM) 的工作原理，以及如何结合能量色散X射线光谱 (EDS) 或波谱分析 (WDS) 进行元素分析。 光谱技术： 介绍傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 和拉曼光谱在识别分子振动模式和官能团方面的作用。 --- 第四部分：先进材料的工程设计与应用 本部分将前述的基础知识应用于当前工程领域中最具挑战性的材料体系。 第八章：高分子材料与复合材料 高分子材料以其轻质、易加工和可调谐的特性，在各个领域占据重要地位。本章详细分析聚合物的分子链结构、结晶度及其对机械性能的影响。讨论热塑性塑料和热固性树脂的加工差异。 随后，本章转向复合材料的设计。我们将分析纤维增强复合材料（如碳纤维/环氧树脂）的各向异性行为，并讨论增强相和基体相之间的界面对整体性能的控制作用。 第九章：陶瓷与生物医用材料 陶瓷材料以其高温稳定性、高硬度和耐化学腐蚀性著称。本章深入探讨陶瓷的离子和共价键合特性，以及如何通过烧结过程控制其密度和微观结构。着重讨论氧化物陶瓷、氮化物陶瓷以及玻璃陶瓷的应用场景。 在生物材料方面，本书将探讨材料与生物环境的相互作用（生物相容性、生物活性）。讨论了金属、陶瓷和高分子在植入物、组织工程支架中的选择标准和面临的挑战。 第十章：可持续性与未来材料挑战 本章着眼于材料科学在应对全球性挑战中的作用。探讨能源材料（如用于电池和燃料电池的电极材料的结构要求）和环境材料（如催化剂载体和水净化膜）的设计原理。最后，本书将讨论材料的可持续性问题，包括生命周期评估、资源效率以及新型可回收材料的开发方向。 --- 本书适合对象： 本科高年级及研究生，从事材料工程、化学工程、物理学及相关交叉学科的研究人员和工程师。本书的跨学科性质确保了即便是特定领域背景的读者也能从中获得对整个材料科学体系的宏观认识。

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从一个希望掌握核心知识的读者的角度来看，这本书提供了一个非常扎实的学习平台。它并没有回避复杂的技术细节，而是以清晰且有条理的方式将其呈现出来。我特别看重书中对材料的电子结构和光学特性的深入分析，这部分内容是理解有机电子和光电子器件工作原理的基础。例如，在讨论有机半导体材料的能带结构时，书中详细讲解了HOMO和LUMO能级、带隙的含义，以及它们如何影响材料的导电性和光学吸收/发射特性。并且，作者通过分子结构与性能之间的关系，揭示了材料设计的精妙之处。在器件部分，我尤其对OLED和有机太阳能电池的详细解析印象深刻。书中不仅仅是描述器件的结构，更是深入剖析了其内部的物理过程，例如载流子的注入、传输、复合以及激子的产生和衰减。作者在解释这些过程时，运用了大量的物理学概念和数学模型，但同时又通过生动的语言和图表，将这些复杂的概念变得易于理解。我希望书中能够包含一些关于材料制备和器件加工的工艺流程，例如真空蒸镀、旋涂、以及印刷技术等，并解释这些工艺对器件性能的影响。此外，我也希望书中能够提供一些关于器件性能评估的标准和方法，例如如何测量量子效率、电流-电压特性、以及光谱响应等，并且解释这些参数的物理意义。

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这本书给我带来的最大价值在于它系统地梳理了有机电子和光电子领域的知识体系。在阅读之前，我对这个领域可能只是一些零散的印象，但读完之后，我感觉自己构建了一个相对完整的知识框架。我尤其欣赏书中对各种有机材料的分类和深入介绍，从分子结构、电子能级到宏观的光电性能，都进行了详细的阐述。作者在讲解时，非常注重理论与实验的结合，不仅提供了丰富的理论背景，还引用了大量的实验数据和研究成果来佐证。例如，在讨论有机发光二极管（OLED）时，书中详细解释了不同发光机制（荧光、磷光、TADF）的原理，以及如何通过分子设计来调控发光颜色和效率。我尤其对书中关于电荷传输层材料的介绍印象深刻，它详细分析了不同传输层材料的电子结构和输运特性，以及如何通过优化界面设计来提高电荷注入效率。对于有机太阳能电池，书中则深入解析了异质结的形成、激子分离和载流子收集等关键过程，并介绍了不同给体/受体材料组合对电池性能的影响。我希望书中能包含一些关于有机电子器件的可靠性研究，例如材料的稳定性、器件的寿命以及失效机制等，这对于推动该领域的技术发展至关重要。

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这本书的优点在于其知识的系统性和内容的深度。它并没有停留在对基本概念的简单介绍，而是深入到材料的分子层面和器件的物理机制层面。我尤其喜欢书中对各种有机半导体材料的分类和详细介绍，比如不同种类的共轭聚合物、小分子有机半导体以及有机染料，并对它们的电子结构、能级排列、载流子传输特性以及光学性质进行了深入的讨论。作者在讲解过程中，充分利用了化学和物理学的原理，并辅以大量的实验数据和理论模型，来支撑他的论述。例如，在解释有机发光二极管（OLED）的工作原理时，他详细阐述了电荷注入、传输、复合以及发光过程，并深入分析了影响器件效率和颜色的关键因素，例如能级匹配、界面层设计以及发光材料的激发态动力学。对于有机太阳能电池，书中也提供了关于能量转换过程的详尽解释，包括光吸收、激子形成、激子扩散、激子分离、载流子传输和收集等，并介绍了不同器件结构（如本体异质结、层状异质结）的优缺点。我特别欣赏书中关于材料选择和器件设计的实用建议，这些建议对于从事相关研究的科研人员和工程师来说，具有极高的参考价值。书中也涉及到一些前沿的研究方向，比如有机热电材料、有机光电探测器以及有机集成电路等，这为读者提供了更广阔的视野。

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读完这本书之后，我感觉自己对于有机电子和光电子领域的理解，从一片模糊变得清晰起来。我印象最深刻的是书中对各种有机材料分子结构的精妙设计，以及这些设计如何直接影响到材料的光电性能。作者在讲解时，并没有直接给出结论，而是通过层层递进的逻辑，引导我们一步步理解。比如，在讨论共轭聚合物时，他详细分析了主链上的π电子离域化程度、侧链的引入对溶解性和堆积结构的影响，以及这些因素如何共同决定了材料的载流子迁移率和光学带隙。当我看到书中展示的那些精美的分子结构图，并将其与材料的吸收和发射光谱联系起来时，我仿佛能“看到”光子如何在这些有机分子中穿梭，以及电子如何在其中流动。在器件应用方面，我特别惊喜于书中对OLED显示技术原理的深入剖析。从早期的荧光材料到现在的磷光材料，再到热激活延迟荧光（TADF）材料，书中清晰地阐述了不同发光机制的优劣，以及如何通过分子设计来提升内量子效率。我尤其欣赏作者在解释激子产生、分离、传输和重组等过程时，所使用的类比和图示，这使得原本复杂的物理过程变得生动易懂。此外，书中对于有机太阳能电池的介绍也令我受益匪浅，它详细解释了不同给体/受体材料的组合如何影响开路电压、短路电流和填充因子，并介绍了常用的薄膜制备技术和器件结构。

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这本书的叙述风格非常吸引人，即使是在讲述一些非常专业和抽象的科学概念时，作者也能够用一种引人入胜的方式来呈现。我感觉自己不是在被动地接收信息，而是在与作者进行一次深入的学术交流。从阅读的体验上来说，我非常喜欢书中对有机材料分子结构的详细描述，以及这些结构如何影响其电子和光学性质。例如，在讨论共轭聚合物时，作者会详细分析主链的共轭程度、侧链的取代基对材料溶解性、薄膜形貌以及载流子迁移率的影响。这些细节的呈现，让我能够更深入地理解材料设计的逻辑。在器件方面，我尤其对书中对OLED发光机制的讲解印象深刻。从早期的荧光材料到现在的TADF材料，作者清晰地阐述了不同发光机制的优劣，以及如何通过分子设计来提升效率。我希望书中能够包含一些关于有机电子器件在实际应用中的案例分析，例如OLED在手机和电视中的应用，以及有机太阳能电池在建筑集成光伏（BIPV）领域的潜力。此外，我也对书中可能涉及到的关于有机电子器件的制备工艺进行了期待，例如真空蒸镀、溶液加工等，以及这些工艺对器件性能的影响。

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在翻阅这本书之前，我脑海中浮现出的画面是，一本厚重的、可能需要很多化学和物理背景才能读懂的教科书。然而，当我真正拿到这本书，并开始浏览它的目录和一些章节的引言时，我的印象发生了巨大的转变。它以一种非常平易近人的方式，将有机电子学和光电子学这两个看似高深莫测的领域呈现在我面前。我尤其喜欢书中那种循序渐进的讲解方式，它不会一开始就抛出大量的专业术语，而是先从基础概念入手，然后逐步深入。比如，在介绍有机半导体材料时，我希望它能详细讲解不同类型的有机材料（如共轭聚合物、小分子）的结构特点、电子能级以及它们如何影响材料的光电性能。并且，我希望它能够用清晰的图示来展示这些分子结构，以及载流子在其中的传输过程。对于器件部分，我期待它能详细解析OLED的逐层结构，以及每一层材料的作用，从电荷注入层、传输层到发光层。同样，对于有机太阳能电池，我希望它能解释其工作原理，包括光吸收、激子分离、载流子传输和收集等过程，并探讨影响其效率的关键因素。我对书中可能包含的关于器件失效机理和寿命预测的内容也特别感兴趣，这对于实际器件的开发和商业化至关重要。此外，我也希望这本书能触及一些前沿的应用，比如柔性电子、可穿戴设备以及生物医学传感器等，这些领域正越来越多地受到有机电子学的驱动。

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从一位对科学书籍有一定要求的读者角度来看，我希望这本书能够兼顾理论深度与实践指导。它的标题“Introduction”确实让我对入门性质有所期待，但“Optical Science and Engineering”这个副标题又暗示了它并非浅尝辄止。我设想书中会从有机材料的基本电子和光学性质出发，例如HOMO/LUMO能级、带隙、吸收光谱、荧光/磷光特性等，并详细解释这些性质如何通过改变材料的分子结构来调控。这部分内容，我希望能够有足够详尽的理论推导和概念解析，但又不至于过于枯燥，最好能结合一些经典的理论模型，如分子轨道理论，来帮助读者建立起直观的理解。随后，我期待它能够将这些材料的特性与实际器件的构建联系起来。比如，在介绍OLED时，我希望能够详细阐述电荷注入、传输、复合和发光等过程中的物理机制，并深入分析不同传输层材料和发光层材料的选择对器件效率、颜色纯度和寿命的影响。同样，对于有机太阳能电池，我希望能够深入讲解异质结结构、体异质结工作原理，以及界面工程在提升功率转换效率中的作用。我非常看重书中可能包含的关于器件性能评估的章节，例如如何测量量子效率、电流-电压特性曲线、以及光谱特性等，并解释这些参数的物理意义。另外，我也希望它能提供一些关于材料制备和器件加工的工艺介绍，例如旋涂、真空蒸镀等，以及这些工艺对器件性能的影响。

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读完这本书，我感觉自己对有机电子和光电子学领域有了更深刻的理解。我特别喜欢书中对各种有机材料的分类和深入介绍，从分子结构、电子能级到宏观的光电性能，都进行了详细的阐述。作者在讲解时，非常注重理论与实验的结合，不仅提供了丰富的理论背景，还引用了大量的实验数据和研究成果来佐证。例如，在讨论有机发光二极管（OLED）时，书中详细解释了不同发光机制（荧光、磷光、TADF）的原理，以及如何通过分子设计来调控发光颜色和效率。我尤其对书中关于电荷传输层材料的介绍印象深刻，它详细分析了不同传输层材料的电子结构和输运特性，以及如何通过优化界面设计来提高电荷注入效率。对于有机太阳能电池，书中则深入解析了异质结的形成、激子分离和载流子收集等关键过程，并介绍了不同给体/受体材料组合对电池性能的影响。我希望书中能包含一些关于有机电子器件的可靠性研究，例如材料的稳定性、器件的寿命以及失效机制等，这对于推动该领域的技术发展至关重要。

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这本书的封面设计，特别是那柔和的渐变色和清晰的字体，第一时间就吸引了我的目光。我一直对有机电子学和光电子学这个领域充满好奇，但又担心它太过理论化，难以理解。这本书的名字，"Introduction to Organic Electronic and Optoelectronic Materials and Devices"，听起来就非常适合我这样初学者，"Introduction"这个词给了我极大的信心，让我觉得它不会是一本艰涩难懂的学术专著，而是能带领我一步步走进这个奇妙世界的向导。我特别期待它能用生动形象的语言，配合高质量的插图和图表，来解释那些复杂的概念。例如，我希望它能从最基础的有机材料的分子结构讲起，然后逐渐过渡到它们在各种器件中的应用，比如OLED显示屏、有机太阳能电池、以及生物传感器等等。我希望书中不仅能介绍这些器件的工作原理，还能深入探讨它们的设计、制造以及性能优化方面的挑战和最新进展。而且，"Optical Science and Engineering"这个副标题也暗示了这本书的深度和广度，它不仅仅是关于材料本身，更是关于如何利用这些材料来构建功能性的光学器件，这让我觉得这本书的内容会非常扎实，并且具有实际的应用价值。我非常看重这一点，因为我希望我的阅读不仅能增长知识，还能激发我的创造力和解决问题的能力。我对书中可能包含的关于材料表征的技术，如光谱学、显微镜学等，也充满了期待，这些技术是理解材料特性和器件性能的关键。同时，我也希望作者能在这本书中分享一些行业内的发展趋势和未来的研究方向，让我对这个领域有一个更宏观的认识。

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这本书为我打开了一个全新的视角，让我看到了有机材料在电子和光电子领域的巨大潜力。它不仅仅是一本介绍性读物，更是一本能够激发思考和探索的指南。我尤其欣赏书中对有机半导体材料的电子和光学特性的深度解析，例如HOMO/LUMO能级、带隙、载流子迁移率以及吸收/发射光谱等，并详细解释了这些性质如何通过改变材料的分子结构来调控。这些内容为我理解材料的设计原理提供了坚实的基础。在器件应用方面，我特别对书中对OLED和有机太阳能电池的详细介绍印象深刻。作者不仅阐述了器件的工作原理，还深入探讨了影响器件性能的关键因素，例如材料选择、界面工程以及器件结构设计等。我希望书中能够包含一些关于有机电子器件的可靠性研究，例如材料的稳定性、器件的寿命以及失效机制等，这对于推动该领域的技术发展至关重要。此外，我也对书中可能涉及到的关于有机电子器件的制备工艺进行了期待，例如真空蒸镀、溶液加工等，以及这些工艺对器件性能的影响。

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