激子極化子異質(zhì)結(jié)ppt課件

1、激子、極化子和異質(zhì)結(jié)一、激子和極化子n1、激子n在半導(dǎo)體中，如果一個電子從滿的價帶激發(fā)到空的導(dǎo)帶上去，則在價帶內(nèi)產(chǎn)生一個空穴，而在導(dǎo)帶內(nèi)產(chǎn)生一個電子，從而形成一個電子-空穴對。空穴帶正電，電子帶負(fù)電，它們之間的庫侖吸引互作用在一定的條件下會使它們在空間上束縛在一起，這樣形成的復(fù)合體稱為激子。n在物理上有兩種類型：一種是弗侖克爾激子，它是一種其激發(fā)僅定域在分子內(nèi)部或分子附近的緊束縛激子，故也稱為小激子；另一種是Wannier激子，它可以在多個分子間離域，其電子和空穴之間的庫侖作用由于距離較遠(yuǎn)而很弱，故也稱為大激子。對于具有弱的相互作用的有機半導(dǎo)體，處于激發(fā)態(tài)的電子和空穴的相互作用大都屬于弗侖克爾

2、激子。n2、激子和激子作用n三重態(tài)激子在一定條件下可發(fā)生相互淬滅 (triplet-triplet annihilation, TTA)并產(chǎn)生單重態(tài)激子, 該單重態(tài)激子可以發(fā)射光子弛豫到基態(tài), 從而形成滯后的電致發(fā)光。n3P* + 3F* 1P + 1F*n其中*代表激發(fā)態(tài)，上標(biāo)1，3 分別代表單重態(tài)和三重態(tài)，F(xiàn)為熒光分子，P為磷光分子n3、極化子n由于有機聚合物中強的電子一聲子耦合作用，注入的電子或空穴就會引發(fā)局域品格畸變，電子或者空穴與“畸變一起運動,可以構(gòu)成復(fù)合粒子,稱為極化子n4、激子和極化子作用n 由于單重態(tài)激子可以通過輻射躍遷回到基態(tài)，壽命較短約為1納秒ns），三重態(tài)激子只能通過非

3、輻射躍遷回到基態(tài)，具有較長壽命。由于電子和空穴不斷地從陰極和陽極注入，形成的極化子將有很大的幾率和激子發(fā)生碰撞。而由于單重態(tài)激子的壽命非常短，我們認(rèn)為它和極化子相遇的幾率相對較小 。所以討論的重點為三重態(tài)激子和極化子的碰撞。n MSegal等人提出，一個三重態(tài)激子可以被一個單獨的極化子湮滅，即它們的碰撞導(dǎo)致極化子被激發(fā)，隨后被激發(fā)的極化子又弛豫到基態(tài)，同時三重態(tài)激子湮滅 n Han-Yong Choi等人通過計算PPV和PDA中各種非線性激發(fā)的結(jié)合能也指出，激子被極化子湮滅的反應(yīng)通道為，n+pp*+W 其中n代表激子，p代表極化子，代表p*極化子激發(fā)態(tài)，W代表反應(yīng)中釋放給晶格的熱能。但是，這樣

4、的反應(yīng)并不只有極化子激發(fā)態(tài)這一種產(chǎn)物，應(yīng)該還有很多其它產(chǎn)物。這是因為極化子被激子碰撞后，將引起電子在各本征態(tài)之間躍遷，即電子在各本征能級上重新分布，電子在本征能級上的重新分布意味著有多種新的產(chǎn)物生成.例如，極化子和三重態(tài)激子碰撞會有單重態(tài)激子生成，也會生成極化子的激發(fā)態(tài)，這兩種產(chǎn)物都可以通過輻射躍遷回到基態(tài)，因而對電致發(fā)光的發(fā)光效率產(chǎn)生影響 二 濃度淬滅n1、定義：熒光激活劑濃度高于某一值后，其發(fā)光效率和強度都隨之減低的現(xiàn)象，稱之為濃度淬滅n2、兩個發(fā)光中心的能量傳遞和發(fā)光中心和周圍晶格間的能量能量傳遞n（1兩個發(fā)光中心的能量傳遞n兩個發(fā)光中心，它們之間的能量傳遞與臨界距離有關(guān)。n臨界傳輸距離

5、(RC)我們可以用Dexter公式n結(jié)合我們的光譜數(shù)據(jù)來進(jìn)行計算，Dexter公式如下n所示：n其中P為發(fā)光離子的振子強度，；E是光譜重疊處最大強度值時的光子能量；sO則是光譜重疊部分的n面積積n（2發(fā)光中心將能量傳遞給周圍的晶格缺陷而淬滅三、異質(zhì)結(jié)npn結(jié)是在同一塊半導(dǎo)體中用摻雜的辦法做成結(jié)是在同一塊半導(dǎo)體中用摻雜的辦法做成兩個導(dǎo)電類型不同的部分。一般兩個導(dǎo)電類型不同的部分。一般pn結(jié)的兩邊結(jié)的兩邊是用同一種材料做成的，也稱為是用同一種材料做成的，也稱為“同質(zhì)結(jié)同質(zhì)結(jié)”。n如果結(jié)兩邊是用不同的材料制成，就稱為如果結(jié)兩邊是用不同的材料制成，就稱為“異異質(zhì)結(jié)質(zhì)結(jié)”n根據(jù)兩種半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型是相反的還是相同根據(jù)兩種半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型是相反的還是相同的，存在兩種類型的異質(zhì)結(jié)，即反型的，存在兩種類型的異質(zhì)結(jié)，即反型P-N和同型和同型N-N或或P-P異質(zhì)結(jié)。異質(zhì)結(jié)。n根據(jù)界面的物理厚度，異質(zhì)結(jié)也有突變結(jié)和緩根據(jù)界面的物理厚度，異質(zhì)結(jié)也有突變結(jié)和緩變結(jié)之分，但一般情況下以突變結(jié)居多變結(jié)之分，但一般情況下以突變結(jié)居多n與同質(zhì)PN結(jié)的異同n相同點：形成空間電荷區(qū)能帶彎曲；有電容效應(yīng)。n不同點： (1)異質(zhì)結(jié)兩側(cè)