碳单键（CC）和碳碳双键（CC）交替构成的，分子链上
可以同时存在两种不同的分子构型，即图中的A相和B相，而这两
相的能量是一样高的（也就是说，聚乙炔的两种基态是简并的）。若
聚乙炔分子链受到热激发，则链段的构型可以从A相克服扭转能垒
转变成B相。当A相和B相在同一条分子链上存在时，在其接合
处就会形成一个“畴壁”
（如图5）。A想和B想之间的畴辟代表了
一种被激发的能量状态，并且能在分子链上进行传递，我们把它定义
为“孤子（Solito
）
”。
f孤子的形成，在聚乙炔的HOMO和LUMO能级之间引入了一个新
的能级（如图6）。对于中性的孤子来说，这个能级上有且只有一个
电子，这个电子可以有两种不同的自旋状态；若孤子失去一个电子，
则成为一个带正电荷的孤子（孤子能级上没有电子）；若孤子得到一
个额外的电子，则成为一个带负电荷的孤子（孤子能级上有两个电
子）。带电荷的孤子倾向于与一个电中性的孤子结合，形成一个“极
化（Polaro
）”
。
在未掺杂（亦称为“本征态”）的聚乙炔里，只存在中性的孤子，
没有电荷的载体，因此是一种绝缘体，不能导电。日本科学家白川英
树发现，对聚乙炔进行氧化掺杂（即加入一定量的化剂）之后，聚乙
f炔薄膜的电导率大为提高。以碘掺杂为例：
CH
32xI2CH
xxI31
碘单质夺走了聚乙炔链上的电子，亦即在其分子链上引入了带
正电荷的极化子。碘掺杂的聚乙炔以极化子作为正电荷的载体（正电
载流子）
，从而使聚乙炔由绝缘体转变成为半导体。
若分子的基态非简并，则载流子的构成更为复杂一些。以聚噻吩
为例（如图7），其基态包括两种能量不同的构型，分别称为“芳香
式”和“式”
。芳香式结构的
电子共面性更好，因此能量更低些。
当聚噻吩分子失去一个电子，分子链上会形成一个正电自由基，同时
一定链段的芳香式结构会转化为式（如图8）；这样的正电自由基
结构，亦称为“极化子”。当聚噻吩分子失去两个电子，则分子链上
会形成两个极化子；居于同一条分子链上的两个正电自由基是极不稳
定的，它们会迅速结合在一起，形成一个带两个正电荷的结构，称为
“双极化子”。推广一下，极化子与双极化子就是大多数有机半导体
材料中的主要载流子。
f3有机半导体材料中的电传输
如前所述，无机半导体中的载流子是高度离域的，在外加
电压的作用下会在连续的导带或者价带中定向移动。而在有机半导体
材料中，分子与分子之间仅有微弱的范德华力，载流子的离域程度通
常仅限于一个分子之内。只有在有r