新型有机光折变材料的合成及载流子陷阱表征方法研究

论文摘要

光折变效应是一种很有意义的非线性（NLO）现象。1967 年被发现以来,由于其在光放大、高密度数据存储、相共轭、全息图像加工方面的潜在应用而受到人们的重视。自从1991 年第一次在聚合物薄膜中观察到光折变效应后,立刻引起了人们极大的兴趣。聚合物的光折变效应有着不同于无机晶体的特征,在聚合物中,光生载流子的量子效率、电荷迁移率都依赖于电场,而无机晶体的量子效率则与电场无关。在研究方面聚合物光折变材料也具有明显的优势,如具有大的非线性光学系数、高的光学损伤阈值、低的直流介电常数、易于制备成膜、价格低廉等优点,这一课题的研究得到了飞速的发展。在过去几年中,全新的有机光折变聚合物体系相继大量涌现。尽管对于聚合物光折变材料的宏观研究现阶段已经有了长足的发展,到目前为止对光折变聚合物中光敏剂、电荷输送部分和电光分子的认识比较清楚, 而由于结构与组成的复杂性唯独对陷阱态及极化弛豫过程的研究没有系统进行, 陷阱机制及微观过程还不清楚, 表征方法也不完善, 极大限制了光折变聚合物的深入研究和应用。本课题正是针对这一问题展开研究, 利用非等温技术方法,即热激电流（ TSC）, 热发光（ TL）, 并结合介电谱对光折变聚合物中的载流子陷阱中心和极化驰豫过程进行研究。本文的主要工作是:首先对传统热发光和热激电流测量装置的电极系统进行了改进,使其在换取样品,液氮流动、冷却速度等方面都有了很大提高;摸索了较适合于热激实验的成膜方法;合成了一种新型的有机光折变材料硝基偶氮苯接枝PVK,并对其做了红外谱表征;合成了生色团物质5OCB,找到PVK/5OCB/C60的最佳配比为49.8:50:0.2,并对该体系做了初步的光学测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 光折变现象及材料
• 1.2 热激电流及方法
• 1.3 本论文的主要工作
• 第2章 光折变及聚合物光折变理论
• 2.1 光折变效应简介及聚合物光折变
• 2.1.1 光折变的发展及其现状
• 2.1.2 光折变的基本原理
• 2.2 光折变的理论基础
• 2.2.1 带输运模型
• 2.2.2 有机材料中的理论模型
• 2.3 光折变材料特性及测试
• 2.3.1 光折变材料基本性能参数
• 2.3.2 聚合物光折变特性的测试方法
• 2.4 光折变材料的应用前景
• 2.5 本章小结
• 第3章 热激电流基本理论
• 3.1 空间电荷松弛的热激电流
• 3.2 偶极松弛的热激电流
• 3.3 热激电流曲线及其分析方法
• 3.3.1 热激电流曲线向关原理
• 3.3.2 热激电流曲线分析方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 热激发测量装置的改进及其性能测试
• 4.1 传统的热发光、热激电流测量装置
• 4.2 改进的热发光和热激电流联合测量装置
• 4.2.1 TL 和TSC 联合测量装置的设计和实现
• 4.2.2 电极系统的改进
• 4.3 测量装置的有效性实验
• 4.4 本章小结
• 第5章 样品的合成与测试
• 5.1 硝基偶氮苯接枝PVK 的制备与红外谱的表征
• 5.1.1 硝基偶氮苯接枝PVK 的制备
• 5.1.2 合成聚合物的红外谱表征
• 5.2 5OCB 的合成与表征
• 5.2.1 样品合成
• 5.2.2 合成结果与讨论
• 5.3 生色团含量对玻璃化温度和稳定性的影响
• 5.4 实验样品的制备
• 5.4.1 基片（ITO 玻璃）的准备
• 5.4.2 药品的称量和溶液的配置
• 5.4.3 热压法制作样品
• 60 体系的光学性能测试'>5.5 PVK/5OCB/C₆₀体系的光学性能测试
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢