激子極化子異質(zhì)結(jié)課件

激子、極化子和異質(zhì)結(jié)

一、激子和極化子1、激子在半導(dǎo)體中，如果一個(gè)電子從滿的價(jià)帶激發(fā)到空的導(dǎo)帶上去，則在價(jià)帶內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)空穴，而在導(dǎo)帶內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)電子，從而形成一個(gè)電子-空穴對(duì)?？昭◣д?，電子帶負(fù)電，它們之間的庫(kù)侖吸引互作用在一定的條件下會(huì)使它們?cè)诳臻g上束縛在一起，這樣形成的復(fù)合體稱為激子。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(gè)分子間離域，其電子和空穴之間的庫(kù)侖作用由于距離較遠(yuǎn)而很弱，故也稱為大激子。對(duì)于具有弱的相互作用的有機(jī)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激子。2、激子和激子作用三重態(tài)激子在一定條件下可發(fā)生相互淬滅(triplet-tripletannihilation,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。3P*+3F*→1P+1F*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3、極化子由于有機(jī)聚合物中強(qiáng)的電子一聲子耦合作用，注入的電子或空穴就會(huì)引發(fā)局域品格畸變，電子或者空穴與“畸變”一起運(yùn)動(dòng),可以構(gòu)成復(fù)合粒子,稱為極化子Han-YongChoi等人通過計(jì)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+p→p*+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?yàn)闃O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(jí)上重新分布，電子在本征能級(jí)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(huì)有單重態(tài)激子生成，也會(huì)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(duì)電致發(fā)光的發(fā)光效率產(chǎn)生影響二濃度淬滅1、定義：熒光激活劑濃度高于某一值后，其發(fā)光效率和強(qiáng)度都隨之減低的現(xiàn)象，稱之為濃度淬滅2、兩個(gè)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（1）兩個(gè)發(fā)光中心的能量傳遞兩個(gè)發(fā)光中心，它們之間的能量傳遞與臨界距離有關(guān)。臨界傳輸距離(RC)我們可以用Dexter公式結(jié)合我們的光譜數(shù)據(jù)來進(jìn)行計(jì)算，Dexter公式如下所示：其中P為發(fā)光離子的振子強(qiáng)度，；E是光譜重疊處最大強(qiáng)度值時(shí)的光子能量；s．O．則是光譜重疊部分的面積積（2）發(fā)光中心將能量傳遞給周圍的晶格缺陷而淬滅與同質(zhì)PN結(jié)的異同

相同點(diǎn)：形成空間電荷區(qū)能帶彎曲；有電容效應(yīng)。不同點(diǎn)：(1)異質(zhì)結(jié)兩側(cè)的材料具有不同的禁帶寬度（2）由于兩種材料介電常數(shù)不同，因