Последние 10 лет во всем мире ведутся интенсивные исследования в области молекулярных полупроводников. Понятие «молекулярный полупроводник» включает традиционные молекулярные кристаллы, металлоорганические и органические комплексы с переносом заряда и органические полимеры.
Первоначальным толчком и постоянным стимулом к поиску новых синтетических материалов было высказанное в 1964 г. предположение У. Литтла о возможном повышении температуры сверхпроводящего перехода в гипотетическом сверхпроводнике органического происхождения по сравнению с обычными металлами и сплавами. Хотя эта задача до сих пор не решена (максимальная температура сверхпроводящего перехода в органическом сверхпроводнике порядка 8 К), результаты поиска вышли далеко за рамки первоначальной идеи.
К настоящему времени синтезировано более сотни новых органических молекулярных полупроводников. Исследованные вещества по своей химической природе разделяются на несколько классов. По физическим свойствам они могут быть диэлектриками, полупроводниками, металлами и даже низкотемпературными сверхпроводниками, могут иметь магнитоупорядочен-ное состояние. В качестве основных элементов многие молекулярные полупроводники содержат молекулы или цепочки молекул с частично заполненными зонами валентных электронов. Поэтому можно было бы ожидать, что эти вещества будут обладать металлическими свойствами. Однако большинство из них, по крайней мере при низких температурах, находится в диэлектрическом состоянии. Долгое время диэлектрическое состояние рассматривалось как досадная помеха на пути стабилизации сверхпроводимости, между тем детальные экспериментальные и теоретические исследования выявили его уникальные свойства, которые до сих пор остаются предметом интенсивного изучения. Почти универсальным свойством многих молекулярных полупроводников является наличие сверхструктур. Эти сверхструктуры приводят к образованию щели в плотности состояний на поверхности Ферми и обусловливают конечную энергию активации в спектрах одноэлектронных состояний и спиновых возбуждений. Для объяснения наблюдаемых свойств необходимо учитывать взаимодействие электронов с решеткой, которое в свою очередь приводит к сильной автолокализации электронов и дырок. И если молекулярные кристаллы типа антрацена или нафталина адекватно описываются с помощью зонной теории, то накоплен-Ные за последние годы экспериментальные и теоретические данные по органическим полимерам и комплексам с переносом заряда заставили пересмотреть природу носителей тока и спина, природу и концентрацию примесных центров в этих веществах.
'Оглавление
'Предисловие редактора перевода........... 5
-Предисловие ................ 7
•Список обозначений............. . 11
>
.1. Основные понятия физики твердого тела . ...... 18
1.1. Темновая электропроводность: общие закономерности ... 18
1.2. Проводимость металлов: модели Друде и Зоммерфельда . . 21
1.3. Зонная модель проводимости.......... 23
1.4. Ограничения зонной теории.......... 29
1.5. Прыжковый и туннельный механизмы переноса носителей заряда 30
1.6. Процессы локализации носителей заряда....... 34
:2. Фотоэлектрические явления в молекулярных полупроводниках , . 44
2.1. Поглощение света............. 45
2.2. Перенос энергии в молекулярных полупроводниках .... 48
2.3. Фотогенерация носителей заряда......... 56
2.4. /?—л-Переходы.............. 60
2.5. Фотоэлектрический эффект........... 77
;3. Металлфталоцианины............. 93
3.1. Синтез и физико-химические свойства........ 35
3.2. Темновые электрические свойства......... 126
3.3. Фотоэлектрический эффект и солнечные элементы .... 151
А. Полиацетилен............... 183
4.1. Синтез и физико-химические свойства полиацетилена . . . 184
4.2. Теоретические модели............ 201
4.3. Свойства легированного полиацетилена....... 209
4.4. Транспортные свойства полиацетилена....... 216
4.5. Фотоэлектрические свойства и солнечные элементы .... 226
'•5. Другие молекулярные полупроводники......... 241
5.1. Ароматические углеводороды и графит....... 242
5.2. Металлоорганические производные........ 248
5.3. Системы с переносом заряда.......... 253
5.4. Полинитрид серы и полидиацетилен........ 273
5.5. Полиметины............... 281
5.6. Полимерные системы с сопряженными связями..... 286
5.7. Молекулярные солнечные элементы ........ '294
Заключение................. 303
•Литература................. 305
Предметный указатель.............. 336
Цена: 150руб.
