光电材料与器件,书籍

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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材料与器件,书籍光生伏打效应:是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象,是当物体受光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。严格来讲,包括两种类型:一类是发生在均匀半导体材料内部;一类是发生在半导体的界面。虽然它们之间有一定相似的地方,但产生这两个效应的具体机制是不相同的。通常称前一类为丹倍效应,而把光生伏打效应的涵义只局限于后一类情形。当两种不同材料所形成的结受到光辐照时,结上产生电动势。它的过程先是材料吸收光子的能量,产生数量相等的正负电荷,随后这些电荷

2、分别迁移到结的两侧,形成偶电层。产生条件:光生伏打效应虽然不是瞬时产生的,但其响应时间是相当短的。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会产生光生伏打效应。光生伏打效应使得PN结两边出现电压,叫做光生电压。使PN结短路,就会产生电流。激光的原理:激光其实质就是受激辐射。受激辐射是指处于高能级的电子在光子的“刺激”或者“感应”下,跃迁到低能级,并辐射出一个和入射光子同样频率的光子。受激辐射的最大特点是由受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原来的光子具有完全相同的状态。它们具有相同的频率,相同的方向,完全无法区分出两者的差异。这样,通过一次受激辐射,一个光子变为两个相同的光子。这意味着光被加强了,

3、或者说光被放大了。这正是产生激光的基本过程。光子射入物质诱发电子从高能级跃迁到低能级,并释放光子。入射光子与释放的光子有相同的波长和相位,此波长对应于两个能级的能量差。一个光子诱发一个原子发射一个光子,最后就变成两个相同的光子。激光的特点:1、相干性好激光与普通光相比则大不相同。因为它的频率很单纯,从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播,可以用透镜把它们会聚到一点上,把能量高度集中起来,这就叫相干性高。一台巨脉冲红宝石激光器的亮度可达1015w/cm2?sr,比太阳表面的亮度还高若干倍。具有高亮度的激光束经透镜聚焦后,能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温,这就使其可能可加工几乎所有的

4、材料。2、方向性强激光的方向性比现在所有的其他光源都好得多,它几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去,历经万公里的路程后,也只有一个直径为2km左右的光斑。3、单色性好受激辐射光是原子在发生受激辐射时释放出来的光,其频率组成范围非常狭窄,通俗一点讲,就是受激辐射光单色性非常好,激光的“颜色”非常的纯。激光的单色性是实现激光加工的重要因素。发光原理:物质内部以某种方式吸收能量,将其转化成光辐射(非平衡辐射)的过程称为发光;在实际应用中,将受外界激发而发光的固体称为发光材料。它们可以粉末、单晶、薄膜或非晶体等形态使用,主要组分是稀土金属的化合物和半导体材料,与有色金属关系很密切。特点:下面从有

5、机和无机两方面简述其特点。1、无机荧光材料的代表为稀土离子发光及稀土荧光材料,其优点是吸收能力强,转换率高,稀土配合物中心离子的窄带发射有利于全色显示,且物理化学性质稳定。由于稀土离子具有丰富的能级和4f电子跃迁特性,使稀土成为发光宝库,为高科技领域特别是信息通讯领域提供了性能优越的发光材料。至21世纪初,,常见的无机荧光材料是以碱土金属的硫化物铝酸盐等作为发光基质,以稀土镧系元素铕(Eu)、钐(Sm)、铒(Er)、钕(Nd)等作为激活剂和助激活剂。无机荧光体的传统制备方法是高温固相法,但随着新技术的快速更新,发光材料性能指标的提高需要克服经典合成方法所固有的缺陷,一些新的方法应运而生,如燃烧

6、法、溶胶凝胶法、水热沉淀法、微波法等。2、有机材料在发光领域中,有机材料的研究日益受到人们的重视。因为有机化合物的种类繁多,可调性好,色彩丰富,色纯度高,分子设计相对比较灵活。根据不同的分子结构,有机发光材料可分为:(1)有机小分子发光材料;(2)有机高分子发光材料;(3)有机配合物发光材料。这些发光材料无论在发光机理、物理化学性能上,还是在应用上都有各自的特点。有机小分子发光材料种类繁多,它们多带有共轭杂环及各种生色团,结构易于调整,通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度,从而使化合物光电性质发生变化。一、材料体系及特点透明导电薄膜是一种既能导电又在可见光范围内具有高透明

7、率的一种薄膜,主要有金属膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等。金属膜系导电性能好,但是透明率差。半导体薄膜系列刚好相反,导电性差,透明率高。当前研究和应用最为广泛的是金属膜系和氧化物膜系。透明导电薄膜主要用于光电器件的窗口材料。常见的透明导电薄膜为ITO、AZO(铝掺杂氧化锌)等,它们的禁带宽度大,只吸收紫外光,不吸收可见光,因此称之为“透明”。透明导电膜特点1.透明导电膜PET,高可见光透射率低杂光反射;2.有效的电子显示屏,触摸屏,EMI/RFI屏蔽;3.减少红外传输,有效保护显示器;4.多样化的产品配置可选择卷,薄片或者削减至应有尺寸;5.光学压敏胶可用于无涂层薄膜表

8、面;6.导电涂料可沉积在硬质涂层,或直接用于PET防护挡板。7.透明导电薄膜采用了灵活的光学涂层设计。涂层的导电薄膜构造有两种形式:透明导电氧化物和金属层组成的符合复合涂料层。8.透明导电薄膜具有很宽的电阻率范围,适合低成本的解决方案,包括电子显示器光学EMI/RFI遮蔽和医疗,军用和工业应用电磁防护。二、国内外研究现状最近几年来国内外的研究者分别在低温制备的设备、工艺、薄膜的表面改性、多层膜系的设计和制备工艺方面进行了深入的研究。例如,WuWen-Fa等利用磁控溅射工艺在不加热的聚碳酸酯衬底上制备了厚度为250mm,电阻率为62,透过率为74%90%;ParkSungKyu等利用磁控溅射工艺

9、在低温聚合物PES上制备了110nmITO,方块电阻是20O/,透过率80%,但是表面的粗糙度较大;法国的David等,利用In-Sn合金靶在100下沉积在聚合物上的ITO薄膜透过率为85%,电阻率为?cm,表面粗糙度为15-50,美国的用直接金属离子束沉积方法在70的条件下制备的ITO薄膜最高透过率为85%,最低电阻率为4?cm,表面质量比较高;此外还有一些研究人员利用脉冲激光沉积,电子束热蒸发和金属离子辅助溅射等方法在低温甚至在室温的条件下进行高质量塑基的薄膜制备。国内的贾永新在150基板条件下制备出了透过率为80%左右ITO薄膜,但没有见电阻和表面特性的报道;近年来李育峰等利用微波等离子

10、体辅助方法在120的基片上沉积的薄膜透过率大于85%,但方块电阻大于100/cm2,表面特性没有报道;马瑾等在塑料衬底上在80-100的条件下制备出了透过率大于84%,电阻率量级的薄膜。综上所述,国内在低温尤其常温下制备ITO薄膜方面研究还不够充分、不够全面;并且研究制备方法也比较单一,与国外有比较大的差距。近年来国外尤其日本和韩国分别在低温沉积技术、薄膜生长机理和薄膜表面改性方面进行了深入的研究,在保证不对薄膜衬底产生破坏的情况下,在低温甚至室温的条件下制备出了薄膜电阻率低于5?cm,透过率大于85%,表面的粗糙度小于2nm的ITO薄膜。三、应用前景由于透明导电薄膜具有优异的光电性能,因而被

11、广泛地应用于各种光电器件中。目前主要的应用领域有:用作场致发光器件、平面液晶显示以及电致变色显示器件中的电极材料等。透明导电薄膜透明、导电的特点,可用作表面发热体,应用在汽车、火车、飞机等交通工具的挡风玻璃,照相机镜头,滑雪、溜冰眼镜,冷冻陈列柜,烹调用加热板等方面。电阻109的透明导电薄膜还可用于防静电、防电磁屏蔽涂层。SnO2和ITO薄膜在红外部分的热反射率可达到80%以上,可用作热反射膜。透明导电薄膜可用作SIS异质节太阳能电池及太阳能电池的减反射膜。作为传感器,现已能探测CH4、CO、H2、H2S等多种气体和烟尘;用透明导电薄膜制作薄膜开关,作为终端设备。柔性衬底透明导电薄膜的开发使它的潜在用途扩大到制造柔性发光器件、塑料液晶显示器、太阳能电池以及作为保温材料用于塑料大棚、玻璃粘贴膜等。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-(来自:写论文网:光电材料与器件,书籍)-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-

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