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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光电导材料目录目录-11前言-22有机光电材料-2光电材料的分类-2有机光电材料的应用-3有机太阳能电池材料-3有机电致发光二极管和发光电化学池-4有机生物化学传感器-4有机光泵浦激光器-4有机非线性光学材料-5光折变聚合物材料与聚合物信息存储材料-5聚合物光纤-6光敏高分子材料与有机激光敏化体系-6有机光电导材料-6能量转换材料-7染料激光器-7纳米光电材料-73光电转化性能原理-74光电材料制备方法-8激光加热蒸发法-8溶胶-凝胶法-8等离子体化学气相沉积技术-9激光气相合成法-
2、95光电材料的发展前景-101前言有机光电材料是一类具有光电活性的特殊有机材料。通常是富含碳原子，具有大键共轭键的有机小分子和聚合物,与无机光电材料相比，有机光电功能材料可以实现大面积制备和柔性期间制备；具有多样化的结构组成和更宽广的性能调节空间，可以进行分子设计来获得所需要的性能，并通过自组装的方式制备分子级甚至纳米级别的器件；材料密度小，价格低廉且结构易修饰强。成为了全球新材料、新能源和电子信息领域最富活力的前沿领域之一。2有机光电材料光电材料的分类按用途分类光电转换材料:根据光生伏特原理,将太阳能直接转换成电能的一种半导体光电材料.目前,小面积多结GaAs太阳能电池的效率超过40%.光电
3、催化材料:在光催化下将吸收的光能直接转变为化学能的半导体光电材料.它使许多通常情况下难以实现或不可能实现的反应在比较温和的条件下能够顺利进行.按组成分类有机光电材料:由有机化合物构成的半导体光电材料.主要包括酞青及其衍生物、卟啉及其衍生物、聚苯胺、噬菌调理素等。无机光电材料:由无机化合物构成的半导体光电材料.主要包括Si、TiO2、ZnS、LaFeO3、KCuPO46H2O、CuInSe2等。有机-无机光电配合物:由中心金属离子和有机配体形成的光电功能配合物.主要有2,2-联吡啶合钌类配合物等.按尺度分类纳米光电材料:是指颗粒尺度介于1100nm之间的光电材料.块体光电材料:是指颗粒尺度大于1
4、00nm的光电材料.有机光电材料的应用光电材料的研究应用已经在太阳能电池、光电开关、图象记录、光存储、以及光催化合成、环境保护等各方面取得了重要的进展,为太阳能及其它光能的利用开辟了广泛的途径.有机太阳能电池材料有机太阳能电池是20世纪90年代在导电聚物发现的基础上发展起来的新型光伏产品，有机光伏材料包括多种有机高分子材料和有机小分子材料，用于太阳能电池的阳极缓冲层、给体、受体、阴极修饰层、电极等不同功能结构中,目前已经发现的导电高分子材料有聚乙炔聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯乙烯(PPV)、聚苯胺(PANI)及其各类衍生物。有机电致发光二极管和发光电化学池有机电致发光二极管，简称
5、OLED,它是一种在电场下有机共轭化合物被激发并辐射出可见光的元件。OLED的发光过程大致可以分为以下几个步骤:载流子注入;载流子输运;载流子相互俘获形成激子;激子迁移并衰减驰豫;光子输出。发光电化学池，简称LEC，则依赖于另一种发光机制，一般的LEC器件发光层是由两种聚合物共混而成的聚合物薄膜。其中一种聚合物是发光二极管中常用的发光聚合物,另一种则是具有离子传导特性的聚合物。有机生物化学传感器由于有机P-共轭分子具有可见区的荧光性质,因此可以用来作为生物或化学的传感器。通常的策略是利用检测物对有机共轭分子荧光的淬灭行为,从而能够很直观地判断检测物的存在。一般而言荧光淬灭的机理主要是有机共轭分
6、子的激发态与检测物的能级之间存在的能量转移或电子转移,使其激发态失活而不能发生荧光过程所致。有机光泵浦激光器与无机材料相比,有机半导体激光材料更近似四能级系统,这使其吸收峰与发射峰偏离较大,自吸收引起的损耗比较小,有机材料带间直接跃迁具有很大的相交密度,因而通常具有大的受激截面,其受激辐射相对于自发辐射占有明显优势。在较低的光泵浦能量作用下就可以实现粒子数反转,从而具有了产生激光辐射的先决条件之一.1992年,已成功使用液体染料激光器在共轭聚合物(MEH-PPV)上产生激光。1996年初,又首次使用固态共轭聚合物(如PPV及其衍生物)实现了光泵浦激光;而几乎同时,剑桥大学卡文迪许实验室也在一个
7、非掺杂共轭聚合物微腔激光器结构上获得了光泵浦绿色激光,从而正式揭开了有机激光研究的大幕。到目前为止,红绿蓝三种波段的固态有机半导体光泵浦激光器都已经实现,性能也得到了大幅的提高。有机非线性光学材料有机非线性光学材料的发展是建立在激光技术的应用之上的。根据光波的电磁理论,组成介质的分子、原子或离子的运动状态和电荷分布等都要发生一定形式的变化,从而形成电偶极子并产生电偶极矩,即介质被光波诱导产生了极化。其具体应用也非常广泛,如光限幅器、倍频转换以及电光调制解调器和电光开关等。光折变聚合物材料与聚合物信息存储材料在激光辐照下材料折射率发生变化的现象称为光折变,在激光均匀照射下折射率变化会消除.利用这
8、种作用能实现用激光对聚合物材料折射率调制而记录信息,折射率变化消除过程就成了光信息的擦除.光折变聚合物材料可用于全息存储、光学图像处理和光学相位共扼等.有机固体信息存储材料是指能制成具有信息写人、读取和擦除等功能器件的材料,它具有存储密度高、体积小、品种多、易制备、价格低的特点.可分为光致变色、光折变、光化学或光物理光谱烧孔等类型.有机光致变色分子存储原理有:分子内或分子间氢转移,如水杨半导体的光电导半导体的光吸收在半导体材料中产生非平衡载流子。载流子的增加必然使材料电导率增大。这种由光照引起半导体电导率增加的现象称为光电导。本征吸收引起的光电导称为本征光电导。现在讨论均匀半导体材料的光电导效
9、应1附加电导率2无光照时，半导体样品的暗电导率为电子和空穴的迁移率。设光注入的非平衡载流子浓度分别为?n和?p，当电子刚被激发?o?q(n0?n?p0?p)式中q为电子电量，n0、p0为平衡载流子浓度；?n和?p分别为到导带时，同导带中热平衡电子相比较可能会有较大的能量，但通过与晶格的碰撞，在极短的时间内就以发射声子的形式释放多余的能量变成热平衡电子。因此在整个光电导过程中可以认为光生电子与热平衡电子具有相等的迁移率，则光照情况下样品的电导率变为?q(n?n?p?p)式中n?n0?n；p?p0?p附加光电导?为?q(?n?n?p?p)光电导的相对值?n?p?(1?b)?nbn0?p0?0?n?
10、n?p?pn0?n?p0?p对本征光电导?n?p0令b?则?0可以看出要得到相高的光电导，应使n0和p0有较小的数值，对半导体本征吸收，?p?n；但是并不是光生电子和光生空穴都对光电导有贡献。对p型Cu2O其本征光电导主要来自光生空穴的贡献对n型CdS，其本征光电导主要来自于光生电子的贡献就是说，在本征光电导中，光激发的电子和空穴数是相等的，但是在它们复合消失以前，只有其中一种光生载流子有较长的时间存在于自由状态，而另一种则往往被一些能级来缚住，这样，?n?p或?p?n附加电导率应为?n?nq或?p?pq除了本征光电导外，杂质能级上的电子或空穴受光照激发也能产生光电导，但比本征光电导弱得多。2定态光电导及其弛豫过程定态光电导是指在恒定光照下产生的光电导。因为?n和?p在一定条件是一定的，所以光电导的变化反映了光生载流子的变化。设工表示以光子数计算的光强度即单位时间通过单位面积的光子数，?为样品的吸收录数，则单位时间单位体积内吸收的光能量与光强成正比。?dI?
