有机高分子材料在光电中的应用.ppt

1、随着功能性高分子材料在光电领域的应用、概说、下一代显示技术的普及，LCD、PDP、OLED等新名词已经广为人知。 这说明有机高分子功能材料在光电领域具有不可替代的地位。 当然，由于激光的诞生、光纤的普及，通信进入了光的时代。 在这场革命中，有机高分子材料也并不寂寞，塑料光纤、非线性光学有机材料就说明了这些。 光电功能有机高分子材料的主要应用领域，光电显示领域的应用液晶材料：电致发光材料：闪烁体材料：光通信领域的应用有机非线性光学材料有机光纤材料信息存储领域的应用光致变色材料微电子领域的应用光致抗蚀剂其他领域的应用这个领域也是光电功能有机高分子材料应用最成熟的领域以液晶材料和有机电致发光材料为基

2、础的LCD和OLED成为这个领域的领导者。 什么是、液晶材料、液晶？ 液晶(liquid crystal )在一定温度范围内呈固体、液体不同的特殊物质形态，介于固体与液体之间，是具有规则分子排列的有机化合物。 液晶的历史。 1888年奥地利植物学家雷尼兹发现。 1889德国物理学家Lehmann观察液晶现象并正式命名。 1922法国人菲利德将液晶分为目前众所周知的三种基本类型，向列型、向列型及威廉斯发现向列型液晶中的畴结构1968美国的RCA公司向列型液晶通电后的动态散射图形，正式提出了液晶的电子显示概念。 1985年STN液晶出现的现在：广泛采用的TFT驱动的STN液晶。 液晶的分类：向列液

3、晶棒状分子全部排列在相同的方向上，各分子在长轴方向上比较自由地移动，不存在层状结构的近晶液晶棒状分子排列为层状，分子相互平行排列，与层大致垂直的胆甾醇液晶分子在层面内与向列液晶同样平行排列，但长轴取向常见的液晶分子是，初始的液晶或刚性棒状的分子中心桥的结构与液晶性能密切相关，没有中心桥，对光、电具有较高的稳定性，粘度特别低，液晶材料的基本特性，液晶与光学单轴晶体具有相同的各向异性折射率，具有两种不同的主折射率。 施加电场，液晶的排列方向随之改变，液晶的光学性质也随之改变。 液晶扭曲效应，常见液晶显示器，液晶显示器原理图，垂直线偏振片玻璃片透明x电极校准层液晶流校准层透明y电极玻璃片水平线偏振片

4、dstn (双扫描扭曲向列)，无源矩阵(无源矩阵) TFT(thin film transistor，薄膜晶体管显示)、有源矩阵(active matrix )、液晶着色原理图、液晶工作原理图、液晶材料被应用于其他光电领域，高速光功能器件光学快门非线性光功能器件特殊的液晶材料DOMAMBC也具有倍频效果电致发光材料及OLED、OLED的市场前景、电致发光效果、电致发光效果是指功能材料(主要是荧光体)的施加电场引起的自发光现象。 电致发光在方式上可分为注入型和本征型两种。 关于材料，可以分为有机性和无机性两种。OLED的结构原理图、OLED的原理示意图、阴极、阳极、电子输送层、保护层、玻璃基板、

5、红色、绿色、蓝色、白色光、白色光，而且具有柔软性，可以嵌入衣服的配件等。 以低功耗、光视野角、响应速度(亚微秒级)实现大面积的全彩色显示。 构造相当简单。 日本从2002年开始支持政府基金开始研发60英寸OLED、OLED产品、常用OLED材料、柯达公司采用的有机小分子结构材料。 采用的工艺流程为蒸镀方式。 剑桥采用的有机高分子结构。 采用的工艺流程是投胶的方式。 除光致发光层外，电流注入层和空穴注入层还广泛采用高分子有机化合物、有机高分子闪烁体材料、闪烁体材料，辐射可发出暂时荧光或磷光的物质荧光和磷光材料主要在迁移辐射机理上有所不同。 有机闪烁体、有机闪烁体主要有蒽、联苯等有机体。 现在发展

6、的塑料荧光材料由高分子化合物和荧光物质组成，其中高分子化合物起着在塑料闪烁体中溶解荧光物质、吸收辐射能量、传递能量和基质的作用。 有机荧光材料的特点目前塑料荧光体主要有聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚甲基丙酸甲酯、环氧树脂等。 这些高分子有机荧光材料的特征是发光衰减时间短，光的自吸收小，加工成形容易。 闪烁体材料的基本原理。 是比较复杂的基础理论问题。 与闪烁体本身无关，也与激发物质(各种放射、电子射线)有关。 目前还没有统一完善的理论。 在常规解释中，根据分子轨道理论，在原子之间形成的分子可以构成多个分子轨道，其中包括健轨道和反健轨道。 基态分子的成健电子运动处于成健轨道之中。 受激

7、后，成健轨道中的一个电子有可能转移到反健轨道上，这种分子称为激发态分子。 在量子力学中，激发态分子中向反健轨道上迁移的电子在其自旋上有两种状态。 自旋方向相同的称为单线态，自旋方向相同的称为三线，两者都处于激发状态，但能级不同。 单重态迁移到基态并发出荧光，三线态迁移到基态并发出磷光，其发光被认为在一定期间内衰减。 利用荧光体的主要应用、闪烁检测器、闪烁器发出的荧光，经由光电倍增管在阳极等处达到电压脉冲，测量其脉冲变化，可以设定、修改闪烁计数器、闪烁分光器等多种闪烁检测器。 闪烁检测中的荧光体，卢瑟福第一次用肉眼x粒子撞击荧光屏产生闪烁光，它是有机闪烁体，是震惊世界的弱相互作用宇称不保存规律的

8、实验证明，是中国系吴健雄利用闪烁实验完成的。 光导塑料光纤，普通光纤介绍，传统光纤是高透明玻璃灯丝，纯石英是由复杂工艺制成的。 光纤中心部(纤芯)同心圆状被复层(包层Clad )被复层，特点： ncorenclad光在纤芯和包层的界面反复全反射，在光纤中传输。 1970年激光和低损耗光纤这两项重要技术的重大突破使光纤通信从理想开始成为可能。 1974年美国贝尔研究所发明了低损耗光纤制作法CVD法，将光纤损耗降低到了1分贝。 1977年，贝尔研究所和日本电报电话公司几乎同时开发成功寿命100万小时(实用10年左右)的半导体激光器，得到了实用的激光器。 1977年，世界上第一个光纤通信系统在美国芝

9、加哥市商业化，速度为45Mb/s秒。 低损耗光纤的出现导致光波技术领域的革命，开创了光纤通信的时代。光纤的道路、光通信、有机光纤的历史、有机光纤的研究和生产几乎与石英光纤同时进行的1964美国杜邦公司最初开发的以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA )为核心的有机光纤，现在在光纤制品中占了一席之地随着FTTH的普及，对有机光纤的需求越来越大，有可能超过玻璃光纤。 塑料光纤的特点是，有机光纤一般优于传输蓝光，石英光纤优于传输红外光，能够制成粗纤维路径的纤芯，数值孔径大幅度提高信息传输容量，耦合损耗低，机械性能良好，抗反复弯曲和振动光损耗的降低和传输波长幅度的增加杜邦公司开发的重氢化甲基丙烯酸酯的光纤研究，

10、将20db/km下调到了比较完美的水平。 并将有机光纤的最佳工作波长延伸到870nm，使用目前常用的镓砷激光器和发光二极管的820nm波长，接近了石英光纤的通信水平。 2 提高有机光纤的热性能的有机光纤的热性能往往影响到它们的性能，这一点是有机光纤将来能否进一步发展的关键3。 有机光纤的开发利用，随着有机光纤的性能改善，其应用领域也不断开拓，室内装饰正在向通信领域发展。 现在宇宙、军事、空间等高科技领域发现了潜在的发展。 (保密性能好，不受干扰，不能窃听) 4。 总之，有机纤维是渗透多学科的研究结晶，他不仅推动了化学科学的发展，而且在光电领域开拓了新的领域，在整个光电科学领域产生了革命性的变化

11、。 有机非线性光学材料、非线性光学机制和非线性光学效应是指当强相干光(如激光)在非线性介质中传播时，光波和物质分子相互作用，而电场引起介质的非线性极化效应。 非线性光学的重要价值是自1960年激光诞生以来，非线性光学飞跃发展。 以非线性光学为背景的光信息技术具有并行性、高频、高带宽、高密度、耐电磁波噪声等多个优点。 21世纪的高速传输、大容量信息的处理和运算取决于非线性光学在光学技术领域的应用。 非线性光学效应对全固态光学技术及其他光学技术的发展有着非常重要的作用磷酸二氢钾(KDP )钒酸钇(YVO4)钽酸钾(KTaO3)磷酸二氢钾(KD*P )蓝宝石(-Al2O3) LiNbO3最近新的转换

12、效率高的优质非线性光学材料钛酸钡系结晶ktp ()、高分子非线性光学材料的历史、有机非线性材料开始于上世纪60年代。 1964年Rentzepis等人提出了用红宝石激光观察苯并吡喃的2次高次谐波的同年Heilmeir等人提出了观察乌洛托品结晶的2次高次谐波1968年Kurtz等人粉末法半定量推定的2次非线性高次谐波法。1976年，Sauteret等人预言了三次谐波，是非线性光学材料实用化的一些基本条件：非线性极化率大、转换率高、光损伤阈值高、光学透明、均匀大尺寸晶体在激光波段的吸收比小、易引起相位匹配的化学和热稳定性好、不易吸湿的制造工艺很遗憾价格便宜，目前任何有机非线性光学晶体都不能满足要求

13、，高分子系统的特点、响应速度快，远大于10微秒，谐振光学效果低的直流介电常数，对器件要求小的驱动电压，吸收系数低， 只有有机晶体及化合物半导体万分之一的优良化学稳定性和结构稳定性系统，不需要环境保护和低温设施的激光损伤阈值为GW/cm2，机械性能高，加工容易等。 能够将有机高分子加工成均匀且柔软的膜、液晶聚合物、聚合物共混物及合金、分子复合体、纤维、块状物、LB膜等各种形态。 以上形态有利于尺寸的控制和上折射率的控制。 目前高分子非线性材料的发展水平，在目前的非线性光电市场中，无机占77%，其侗都是半导体材料，这些材料和si一样对红外区域是透明的。 但是，有机高分子材料发展迅速，既是基础研究，

14、又是商品化水平。 目前：发展的聚合物光电效应性能和SHG已与LiNbO3相同，主要需要解决的是高度透明膜的发展和保持取向电场极化的稳定性。 对于全光程及其他应用，可以像非共振型x3那样至少改善3位后再使用。 无论如何，目标明确后，新概念的发展和寻求更高非线性和更低吸收系数材料的努力必然会加快。 未来的展望、NLO聚合物适合什么？二次谐波、调节器多驱动中继器、神经网络空间光调设备、光信号处理、通信、未来展望、NLO聚合物适合什么？三次谐波、光双稳定光开关、全光过程、数字式(光校正运算)、信号处理并行串行、非线性光学在光通信中的应用、光头处理、光脉冲串输入、光脉冲输入a、一阶段的高速光信号处理：光

15、纤交叉相位调制：、光脉冲串输入， 由光脉冲输入a、非线性光纤环路镜(NOLM )构成异或门、光脉冲输入b、非线性光器件而构成逻辑门，一些有机和无机化合物能够根据特定波长的光而使其颜色可逆地变化，这是光色变化现象。 主要具有以下三个特征：1)能够控制有色和无色的亚稳态的可逆变化；2 )分子规模的变化过程；3 )亚稳态之间的变化程度和作用光强度呈线性关系。 耦合断裂光致变色，互变异构光致变色，激光光盘技术，三种常见光盘，激光光盘原盘制作，光致变色具有存储信息的优点，存储密度高，光响应速度快，耐磁防污性能容易加工，成本低的缺点光谱吸收范围狭窄等，将来的应用、光致变色现象最早的涂料、光色变化的眼睛和玻璃被广泛使用。 施加电场以方便且可靠地控制信息的存储的下一种方法将进一步应用于能够控制未来的高信息容量、高对比度和信息的存储时间的光记录介质。抗蚀剂和微电子技术，微电子技术的发展，1943年，英国，第一台计算机“巨人”1946年，美国，“埃尼克”每秒千次修正1948年，发明半导体晶体管1958年，半导体表面技术突破在成为电流通路的1971年，英特尔公司制造的CPU芯片集成电路的集成度以每18个月倍增的