光导电高分子材料精选.ppt

光导电高分子材料 定义：在无光照射时绝缘体，而在光的作用下其电导值可以增加几个数量级而变为导体的高分子材料称之为光导电高分子材料。这种光控导体在实际应用中有着非常重要的意义。 光导电材料 无机光导电材料：硒、氧化锌、硫化镉、砷化硒、非晶体硅等。 有机光电材料: 高分子光电材料 小分子光电材料：如蒽及其电荷转移络合物 光导电高分子材料 有机光导电材料 线性共轭高分子材料 带有共轭结构的小分子材料 电子给体与受体组合构成的电荷转移复合物 导电率 （? ）= Il /AE = nem I-电流强度; l –材料长度; A-材料面积; E-电场强度; n-单位体积中载流子密度; e-电子电荷; m-载流子的迁移率; 其中载流子可以是电子，孔穴，离子。光导电聚 合物中，主要是电子和孔穴。 光导电高分子材料 一、光导电机理与结构的关系 1. 光导电性的测定与影响因素 材料的导电性能一般用导电率表示。定义是单位电场强度下测出的电流强度： 一、光导电机理与结构的关系 光导电率主要与载流子的密度，迁移率有关。载流子的迁移率 m = d 2 /Vt （d-材料厚度，电压，漂移时间） 一般以感度（G）来衡量高分子光导电性能。 Ip —产生的光电流； I0 —入射光强度； T —透过率，A-光照面积。 一、光导电机理与结构的关系 2. 光导电机理 光导电的基础是在光激发下材料内部的载流子密度能够迅速增加，从而导致电导率增加。 在理想状态下，光材料吸收一个光子后跃迁到激发态，从而产生能量转移过程，生成一个载流子，在电场的作用下载流子移动产生光电流。 一、光导电机理与结构的关系 2. 光导电机理 对于分子型光电材料，形成光导载流子的过程有以下两步： （1）分子中的基态电子在光的作用下激发，然后一部分激发态电子通过耗散回到基态；另一部分发生离子化，形成所谓电子-空穴对。后者对光导电过程作贡献。 （2）在外加电场的作用下电子-空穴对发生解理，解理后的空穴或电子作为载流子可以沿电场力作用方向移动产生光电流。 一、光导电机理与结构的关系 2. 光导电机理 形成电子-空穴对过程与外加电场强弱无关，所以电子-空穴对的数量只与吸收的光量子数和光的激发效率有关。电子-空穴对解离的比率也称为感度（G）。 一、光导电机理与结构的关系 2. 光导电机理 要提高光电导体的性能必须注意以下几个条件。 （1）在光照条件一定是，光激发率越高，产生的激发态分子越多，产生电子-空穴队的数目就越多，有利于提高光电流。增加光敏结构密度和选择光敏化效率高的材料有利于提高光激发效率。 分子对入射光的平率要匹配。 一、光导电机理与结构的关系 2. 光导电机理 （2）降低辐射和非辐射耗散效率，提高离子化效率，有利于电子-空穴对的解理。 （3）增加电场强度，使载流子迁移速度加快，可以降低电子-空穴对重新复合的几率，有利于提高光流子。 光导电高分子材料 二、光导聚合物的结构类型 物质能够在光作用下改变电导性质必须以其特定的化学结构作为基础。 从结构上划分，一般认为有三种类型的聚合物具有光导性质： ①高分子主链中有较高程度的共轭结构。 ②高分子侧链上大的共轭结构，连接多环芳烃。 ③高分子侧链上连接各种芳香胺或者含氮杂环，其中最重要的是咔唑基，空穴是主要载流子。 光导电高分子材料 二、光导聚合物的结构类型 1. 线性共轭高分子光导电材料 线性共轭导电高分子材料在可见光区有较强的光吸收系数，吸收光能后在分子内产生孤子、极化子和双极化子作为载流子， 因此导电能力大大增加，表现出很强的光导电性能。 这类线性共轭高分子作为电子受体，做光电材料时需要在体系内提供电子受体。 光导电高分子材料 二、光导聚合物的结构类型 2. 侧链带有大共轭结构的光导电材料 带有大的芳香共轭结构的化合物一般都表现出较强的光导性质，将这类共轭分子连接到高分子骨架上则构成光导高分子材料。由于绝 大多数多环芳烃和杂芳烃都有较高的摩尔吸光系数和量子效率，一次可选原料非常多。 光导电高分子材料 二、光导聚合物的结构类型 3. 侧链连接芳香胺或者含氮杂环的光导电材料 含有咔唑结构的聚合物可以是由带有咔唑基的单体均聚而成，也可以是由带有咔唑基的单