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1、激子、极化子和异质结一、激子和极化子n1、激子n在半导体中，如果一个电子从满的价带激发到空的导带上去，则 在价带内产生一个空穴，而在导带内产生一个电子，从而形成一 个电子-空穴对。空穴带正电，电子带负电，它们之间的库仑吸 引互作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起，这样形 成的复合体称为激子。n在物理上有两种类型：一种是弗仑克尔激子，它是一种其激发仅 定域在分子内部或分子附近的紧束缚激子，故也称为小激子；另 一种是Wannier激子，它可以在多个分子间离域，其电子和空穴 之间的库仑作用由于距离较远而很弱，故也称为大激子。对于具 有弱的相互作用的有机半导体，处于激发态的电子和空穴的相互 作
2、用大都属于弗仑克尔激子。n2、激子和激子作用n三重态激子在一定条件下可发生相互淬灭 (triplet- triplet annihilation, TTA)并产生单重态激子, 该单重 态激子可以发射光子弛豫到基态, 从而形成滞后的电 致发光。n3P* + 3F* 1P + 1F*n其中*代表激发态，上标1，3 分别代表单重态和三 重态，F为荧光分子，P为磷光分子n3、极化子n由于有机聚合物中强的电子一声子耦合作用，注入 的电子或空穴就会引发局域品格畸变，电子或者空 穴与“畸变”一起运动,可以构成复合粒子,称为极化子n4、激子和极化子作用n 由于单重态激子可以通过辐射跃迁回到 基态，寿命较短（约
3、为1纳秒（ns），三重 态激子只能通过非辐射跃迁回到基态，具有 较长寿命。由于电子和空穴不断地从阴极和 阳极注入，形成的极化子将有很大的几率和 激子发生碰撞。而由于单重态激子的寿命非 常短，我们认为它和极化子相遇的几率相对 较小 。所以讨论的重点为三重态激子和极化 子的碰撞。n MSegal等人提出，一个三重态激子可 以被一个单独的极化子湮灭，即它们的碰撞 导致极化子被激发，随后被激发的极化子又 弛豫到基态，同时三重态激子湮灭 n Han-Yong Choi等人通过计算PPV和PDA中各 种非线性激发的结合能也指出，激子被极化子湮灭 的反应通道为，n+pp*+W 其中n代表激子 ，p代表极化子
4、，代表p*极化子激发态，W代表反应 中释放给晶格的热能。但是，这样的反应并不只有 极化子激发态这一种产物，应该还有很多其它产物 。这是因为极化子被激子碰撞后，将引起电子在各 本征态之间跃迁，即电子在各本征能级上重新分布 ，电子在本征能级上的重新分布意味着有多种新的 产物生成.例如，极化子和三重态激子碰撞会有单重 态激子生成，也会生成极化子的激发态，这两种产 物都可以通过辐射跃迁回到基态，因而对电致发光 的发光效率产生影响 二 浓度淬灭n1、定义：荧光激活剂浓度高于某一值后，其 发光效率和强度都随之减低的现象，称之为 浓度淬灭n2、两个发光中心的能量传递和发光中心和周 围晶格间的能量能量传递n（
5、1）两个发光中心的能量传递n两个发光中心，它们之间的能量传递与临界 距离有关。n临界传输距离(RC)我们可以用Dexter公式n结合我们的光谱数据来进行计算，Dexter公式如下n所示：n其中P为发光离子的振子强度，；E是光谱重叠处最 大强度值时的光子能量；sO则是光谱重叠部分 的n面积积n（2）发光中心将能量传递给周围的晶格缺陷而淬灭三、异质结npn结是在同一块半导体中用掺杂的办法做成 两个导电类型不同的部分。一般pn结的两边 是用同一种材料做成的，也称为“同质结”。n如果结两边是用不同的材料制成，就称为“异 质结”n根据两种半导体的导电类型是相反的还是相同的， 存在两种类型的异质结，即反型（P-N）和同型（N -N或P-P）异质结。n根据界面的物理厚度，异质结也有突变结和缓变结 之分，但一般情况下以突变结居多n与同质PN结的异同n相同点：形成空间电荷区能带弯曲；有电容 效应。n不同点： (1)异质结两侧的材料具有不同的禁 带宽度n（2）由于两种材料介电常数不同，因而电场 在界面处不连续，导致能带出现尖峰、下陷 和不连续。n（3）导带上的下陷处积累高密度的电子，可 以形成2维电子气2DEG。
