内容简介

本书系统介绍了卟啉和酞菁两大类大环化合物的结构特点、电子与光物理特性及其在光电功能材料中的应用潜力。书中重点讨论了其独特的π共轭结构、可调控的金属中心和取代基修饰方式，并深入分析了它们在有机太阳能电池、有机发光二极管、场效应晶体管、光探测器以及传感与催化等领域的前沿进展。书稿兼顾基础与应用，既概述了分子设计与合成方法，也呈现了在能源、环境和柔性电子器件中的最新研究成果。

目录

Contents
Chapter 1Research Background and Prospects of Porphyrin/
Phthalocyanine Optoelectronic Semiconductors
1.1Introduction to Porphyrin and Phthalocyanine Materials
1.2Unique Optoelectronic Properties of Porphyrin and
Phthalocyanine Materials
1.3Development History of Porphyrin/Phthalocyanine
1.4Market Demand and Technical Bottlenecks in Optoelectronic
Semiconductors
1.5The Technological Background of the Post-Moore Era
1.6Future Potential of Porphyrin/Phthalocyanine Materials in
Optoelectronic Applications
1.7References
Chapter 2Structure and Properties of Porphyrin/Phthalocyanine
Molecules
2.1Introduction
2.2Modification of Porphyrin Materials
2.2.1β-Position Modification of Porphyrins
2.2.2Meso-Position Modification of Porphyrins
2.2.3Peripheral Modification of Phthalocyanines
2.2.4Non-Peripheral Modification of Phthalocyanines
2.3Central Metal Modification on Porphyrin/Phthalocyanine
Materials
2.3.1Metal-Centered Tuning of Porphyrin and
Phthalocyanine Properties
2.3.2Tuning Porphyrin and Phthalocyanine Properties
via Metal Oxidation States
2.4Aggregation of Porphyrin and Phthalocyanine Materials
2.4.1Light Absorption and Electronic Structure
2.4.2Charge Transport Properties
2.4.3Catalytic Activity
2.4.4Fluorescence and Photoluminescence
2.4.5Conclusion: Tuning Aggregation for Optimized
Performance
2.5Properties Regulation Through Extended Conjugation in
Phthalocyanines
2.6Properties Regulation Through Fused-Ring Systems
2.7Properties Regulation Through Symmetry
2.7.1Chiral Control and Optimization of Phthalocyanine
2.7.2Macroscopic Crystal Structures of Porphyrin/
Phthalocyanine
2.8References
Chapter 3Synthesis Methods of Porphyrin/Phthalocyanine Materials
3.1Introduction
3.2The Synthesis Method of Porphyrin Molecules
3.2.1Classical Method
3.2.2Modular Method
3.2.3Other Synthesis Methods
3.2.4Porphyrin Substituent Modification
3.2.5Metal Insertion
3.3The Synthesis Method of Phthalocyanine Molecules
3.3.1Synthesis of Symmetric Phthalocyanines
3.3.2Metal-Free and Metal Phthalocyanine
3.3.3Synthesis of Asymmetrical Phthalocyanines
3.3.4Solid-Phase and Liquid-Phase Synthesis of
Phthalocyanines
3.3.5Synthesis of Substituted Phthalocyanine
Complexes
3.3.6Synthesis of Polymeric Metal Phthalocyanines
3.4Synthesis of Sandwich-Type Metal Phthalocyanine and
Porphyrin Complexes
3.4.1Preparation of Symmetrical Sandwich-Type Metal
Phthalocyanine Complexes
3.4.2Synthesis of Asymmetric Sandwich-Type Metal
Phthalocyanine Complexes
3.4.3Synthesis of Symmetric Sandwich-Type Metal
Porphyrin Complexes
3.4.4Synthesis of Asymmetric Sandwich-Type Metal
Porphyrin Complexes
3.4.5Synthesis of Sandwich-Type Mixed Porphyrin and
Phthalocyanine Metal Complexes
3.5Synthesis of Metalloporphyrin-Phthalocyanine Hybrids
3.6References
Chapter 4Theoretical Methods and Simulations of Porphyrin/
Phthalocyanine Based Photoelectric Materials
4.1Introduction
4.2Density Functional Theory
4.2.1Theoretical Background of Density Functional
Theory
4.2.2Applications of DFT in PorphyrinPhthalocyanine
Photoelectric Materials
4.2.3Combination and Synergistic Effects of DFT and
Experiment
4.3Time-Dependent Density Functional Theory
4.3.1Theoretical Background of TD-DFT
4.3.2Application and Analysis of TD-DFT in Porphyrin-
Phthalocyanine Photoelectric Materials
4.4Molecular Dynamics Simulation Methods
4.4.1Principles of Classical Molecular Dynamics
4.4.2Principles of Ab-Initio Molecular Dynamics
4.4.3Application and Analysis of MD in Porphyrin-
Phthalocyanine Materials
4.5Artificial Intelligence Predictions Fundam

前言/序言

“十四五”国家重点出版物出版规划项目

先进芯片材料与后摩尔芯片技术丛书

Porphyrin/Phthalocyanine
Optoelectronic Semiconductor
Materials

卟啉/酞菁光电半导体材料

曹靖穆希皎肖国斌著

内 容 简 介

本书系统介绍了卟啉和酞菁两大类大环化合物的结构特点、电子与光物理特性及其在光电功能材料中的应用潜力。书中重点讨论了其独特的π共轭结构、可调控的金属中心和取代基修饰方式，并深入分析了它们在有机太阳能电池、有机发光二极管、场效应晶体管、光探测器以及传感与催化等领域的前沿进展。书稿兼顾基础与应用，既概述了分子设计与合成方法，也呈现了在能源、环境和柔性电子器件中的最新研究成果。

本书适合化学、有机电子学、材料科学及能源科学等领域的研究人员和研究生参考使用，也可作为相关专业的教学与科研资料，为从事功能有机材料和器件开发的学者与工程师提供重要参考。

本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。
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图书在版编目 （CIP） 数据

卟啉/酞菁光电半导体材料 = Porphyrin/Phthalocyanine Optoelectronic Semiconductor

Materials : 英文 / 曹靖, 穆希皎, 肖国斌著.  北京 : 清华大学出版社, 2025. 9.

(先进芯片材料与后摩尔芯片技术丛书).  ISBN 9787302703273

Ⅰ. TN36

中国国家版本馆CIP数据核字第2025JG2458号

责任编辑： 鲁永芳

封面设计： 意匠文化·丁奔亮

责任校对： 王淑云

责任印制： 宋林

出版发行： 清华大学出版社

网址： https://www.tup.com.cn， https://www.wqxuetang.com

地址： 北京清华大学学研大厦A座
邮编： 100084

社总机： 01083470000邮购： 01062786544

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质量反馈： 01062772015, zhiliang@tup.tsinghua.edu.cn

印装者： 三河市东方印刷有限公司

经销： 全国新华书店

开本： 170mm×230mm印张： 47.75〓〓 字数： 908千字

版次： 2025年9月第1版印次： 2025年9月第1次印刷

定价： 299.00元

产品编号： 11036101

丛书编委会

（姓氏笔画序）

名誉顾问：

干勇中国工程院院士，钢铁研究总院

陈良惠中国工程院院士，中国科学院半导体研究所

顾问：

刘明中国科学院院士，复旦大学

刘胜中国科学院院士，武汉大学

刘忠范中国科学院院士，北京大学

刘益春中国科学院院士，东北师范大学

江风益中国科学院院士，南昌大学

孙世刚中国科学院院士，厦门大学

杨德仁中国科学院院士，浙江大学

李树深中国科学院院士，中国科学院半导体研究所

吴汉明中国工程院院士，浙江大学

张锁江中国科学院院士，河南大学

罗毅中国工程院院士，清华大学

郑婉华中国科学院院士，中国科学院半导体研究所

郝跃中国科学院院士，西安电子科技大学

祝世宁中国科学院院士，南京大学

黄小卫中国工程院院士，中国有研科技集团

屠海令中国工程院院士，中国有研科技集团

彭寿中国工程院院士，中国建材集团

彭练矛中国科学院院士，北京大学

总主编：

周济中国工程院院士，清华大学

副总主编：

张跃中国科学院院士，北京科技大学

执行主编：

王琛清华大学

编委：

卜伟海北方集成电路技术创新中心

于大全厦门大学

于洪宇南方科技大学

万烨洛阳中硅高科技有限公司

王坚盛美半导体设备(上海)股份有限公司

王振东方晶源微电子科技有限公司

王开友中国科学院半导体研究所

王业亮北京理工大学

王传声中国电子科技集团第四十三研究所

王守祥中国电子科技集团芯片技术研究院

王欣然南京大学

王润声北京大学

王新强北京大学

牛新平拓荆科技股份有限公司

文永正清华大学

龙世兵中国科技大学

史小平北方华创科技集团股份有限公司

白鹏华虹半导体有限公司

边国栋北方华创科技集团股份有限公司

邢巍中科院长春应用化学研究所

吕俊鹏东南大学

朱健中国电子科技集团第五十五研究所

朱嘉琦哈尔滨工业大学

任文才中国科学院金属研究所

刘琦复旦大学

刘雷安徽大学

刘峰奇中国科学院半导体研究所

许俊豪华为技术有限公司