第7章-光子材料.ppt

(1)非晶硅，即非晶态硅，无定形硅，是一种新兴的半导体薄膜材料，可通过蒸发、溅射或化学气相沉积制备在任意固体材料衬底上。 (2)在可见光谱区域内具有高的光吸收系数和光电导特性； (3)非晶硅薄膜的沉积生长温度低(180-250?C)，能耗低, 成本少; (4)可形成禁带宽度各不相同的多种非晶合金，且禁带宽度可调节，以满足各种器件的需要； (5) 可用掺杂的方法使之成为n型或p型，有利于器件的制造。 非晶硅的缺点: 首先是它的内部构造的混乱导致电子和空穴等载流子的寿命短，扩散长度小，往往使器件特性下降。其次在长期的强光照射下，会产生光疲劳效应，使光电导和其他特性下降。 多晶硅薄膜太阳能电池 Crystal Growth Slicing Graphite Heater Si Melt Si Crystal Polishing Wafering High Temp. Annealing Furnace Annealed Wafer Defect Free Surface by Annealing (Surface Improvement） Surface Defect Map Polished Wafer 太阳能电池--硅片制备工艺 多晶硅：硅锭 — 硅片 —— 电池片 —— 组件 单晶硅：硅棒 — 硅片 — 电池片 —— 组件 1、照明光源：包括低压汞灯、高压汞灯、彩色荧光灯、三基色灯和紫外灯等。 低压汞灯又称灭菌灯，主要应用作杀菌灯、荧光分析、光谱仪波长基准。低压汞灯光强低，光固化速度慢，但发热量小，不需冷却就可使用，在印刷制版上用得也较多。 紫外线杀菌灯，属于一种低压汞 灯。它利用低压汞蒸汽（10-2Pa）被 激发后发射的紫外线被灯管内壁的荧 光粉吸收后激发出可见光。能净化空 气，消除霉味，另外还能产生一定量 的负氧离子，经紫外线消毒的房间，空气特别清新。 发光材料应用 彩色荧光灯灯管内壁涂有荧光粉，荧光粉吸收紫外线的辐射能后发出可见光。荧光粉不同，发出的光线也不同。荧光灯的发光效率远比白炽灯和卤钨灯高，是目前节能的电光源。 高压汞灯是玻壳内表面涂有荧光粉的高压汞蒸汽放电灯，发柔和的白色灯光。结构简单，低成本，低维修费用，可直接取代普通白炽灯，具有光效长，寿命长，省电经济的特点。 主要用于工业照明、仓 库照明、街道照明、泛 光照明、安全照明等。 2、等离子体显示：利用电极加电压、惰性气体游离产生的紫外光激发荧光粉发光制成显示屏。 3、光致发光粉：制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆的理想材料。 发光油墨适用于网印各种发光效果的图案文字，如标牌、玩具、字画、玻璃画、不干胶等。具有透明度高、成膜性好、涂层薄等特点，可在各类浮雕、圆雕、高分子画、灯饰等工艺品上喷涂或网印，在不影响其原有的饰彩或线条的前提下大大提高其附加值。 4、安全方面：用作安全出口指示标记、撤离标记等。它能保持最亮的光照度和持续长时间照明。 5、制作精美产品， 如T恤衫、宣传品、 儿童玩具、等可以 利用光致发光材料 进行装饰印刷。 激光的3大特点： 亮度极高，比太阳的亮度高几十亿倍 单色性好，谱线宽度与单色性最好的氪同位素16Kr灯发出的光相比，也只是后者的十万分之一。 方向性好，光束的散射角可达到毫弧度。 用一个光子去激发位于高能级的电子或离子，使之放出光子，受激发射产生的光就是激光。 如果使材料中多数能发生受激辐射的原子或离子都处于激发状态，再用外界光感应，使所有处于激发状态的原子和离子几乎同时产生受激辐射而回到低能态，将发出具有强大能量密度的光束。 7.8 激光材料 Laser Materials 7.8.1 激光晶体的发光原理 固体激光器本质上也是满足一定特殊条件的发光固体； 活化中心受激后不立即发射能量回到基态，而是待激励遍及全域，再发光，因此激发态比基态具有更多的活性中心。 发光时，从一个活性中心发出的光刺激其他活性中心，以致辐射在整个相中进行，于是构成相干辐射 强烈光束或脉冲。 激光器的结构 工作物质：通过外界激励能形成粒子数反转，并在一定条件下能产生激光的物质。 泵浦源：用外界能量来激励工作物质，建立粒子数反转分布状态、使粒子从低能级抽运到高能级态的装置。泵浦方式：光激励方式，气体辉光放电或高频放电方式，直接注入电子方式， 化学反应方式还有热激励、冲击波、电子束、核能等方式。 光学谐振腔：光波在其中来回反射从而提供光能反馈的空腔。通常由两块与工作介质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成。工作介质实现了粒子数反转后就能产生光放大。谐振腔