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第三章 电子导电聚合物 主要内容 • 高聚物的电子电导：基本知识简介、电子 的注入 • 共轭聚合物的导电性：导电性、导电率 • 导电高分子中的孤子与极化子、激子理论： 聚乙炔的结构、一维体系的电导和派尔斯 相变、孤子、导电聚合物的极化子、聚合 物掺杂导电机理(链间)、影响电子电导的因 素 2 3.1. 高聚物的电子电导 一、基本知识简介：高聚物的能带结构 二、电子的注入 A 电介质的接触带电：金属－高聚物、 高聚物－高聚物 B热电子发射－里查孙效应 C场致热电子发射－肖特基效应 D场致发射－福勒－诺德海姆方程 E光电发射 3 一、基本知识简介 • 高聚物的能带结构： 由能带理论得出，并为测量所证实的一些材 料的典型能带结构如图所示。 4 晶体的能带结构 • 由“单电子近似”得到： 假定：各电子的运动基本上是相互独立的， 每个电子是在具有晶格周期性的，且由原 子核以及其它电子所建立的平均势场中运 动。依据上述假定，在一维完整且无限大 晶体的周期性势场中，电子运动的薛定谔 方程为：  H  (x) E  (x) 0 k k k  H  (x) k 0 为哈密顿算符； 为电子波函数，它与布洛 5 u (x) 赫函数 密切相关。 k • 布洛赫函数： u (x) u (x)ei k x k k • 由布洛赫函数导出的完整晶体的能带结构 如图a所示，即存在严格的导带、价带（又 称为扩展态）以及不允许任何能态存在的 禁带。 6 晶格可能在其表面、内部晶粒间界、位错及格点位置处发生畸变，从而 破坏理想的晶体的周期性势场 • 一维晶格中一个电子在畸变（缺陷）区域 内的薛定谔方程为：  [H 0 U(x)](x) E(x)  H U(x)为缺陷产生的附加势； 为完整晶格 0 的哈密顿算符。 晶格可能在其表面、内部晶粒间界、 位错及格点位置处发生畸变，从而 破坏理想的晶体的周期性势场 7  H • 0 可能为负，也可能为正。电子相应就可能受到 缺陷的吸引和排