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(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姡娮訋ж?fù)電，它們之間的庫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。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(gè)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(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

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(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(duì)較小 。所以討論的重點(diǎn)為三重態(tài)激子和極化子的碰撞。n MSegal等人提出，一個(gè)三重態(tài)激子可以被一個(gè)單獨(dú)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(shí)三重態(tài)激子湮滅 n Han-Yong Choi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+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?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n1、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n2、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n（1兩個(gè)發(fā)光中心的能量傳遞n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)。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(jì)算，Dexter公式如下n所示：n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；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(gè)導(dǎo)電類型不同的部分。一般兩個(gè)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(diǎn)：形成空間電荷區(qū)能帶彎曲；有電容效應(yīng)。n不同點(diǎn)： (1)異質(zhì)結(jié)兩側(cè)