光电材料
(完整版)光电材料
目录目录 ------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1前言----------------------------------------------------------------------------------------- 2 2 有机光电材料 ------------------------------------------------------------------------------ 22.1光电材料的分类 --------------------------------------------------------------------- 22.2有机光电材料的应用 ---------------------------------------------------------------- 32.2.1有机太阳能电池材料--------------------------------------------------------- 32.2.2有机电致发光二极管和发光电化学池 --------------------------------------- 42.2.3有机生物化学传感器--------------------------------------------------------- 42.2.4有机光泵浦激光器 ----------------------------------------------------------- 42.2.5有机非线性光学材料--------------------------------------------------------- 52.2.6光折变聚合物材料与聚合物信息存储材料 ---------------------------------- 52.2.7聚合物光纤------------------------------------------------------------------- 62.2.8光敏高分子材料与有机激光敏化体系 --------------------------------------- 62.2.9 有机光电导材料 ------------------------------------------------------------- 62.2.10 能量转换材料 -------------------------------------------------------------- 72.2.11 染料激光器----------------------------------------------------------------- 72.2.12 纳米光电材料 -------------------------------------------------------------- 73 光电转化性能原理 ------------------------------------------------------------------------- 74 光电材料制备方法 ------------------------------------------------------------------------- 84.1 激光加热蒸发法 ------------------------------------------------------------------- 84.2 溶胶-凝胶法 ---------------------------------------------------------------------- 84.3 等离子体化学气相沉积技术（PVCD）------------------------------------------ 94.4 激光气相合成法 ------------------------------------------------------------------ 95 光电材料的发展前景---------------------------------------------------------------------- 101前言有机光电材料是一类具有光电活性的特殊有机材料。
光电材料的性质和应用
光电材料的性质和应用光电材料是指具有良好光电性能的材料，包括半导体材料、金属材料、有机材料等。
这些材料在光电子技术、信息技术、能源技术等方面都有广泛的应用。
本文将就光电材料的性质和应用做一简单的探讨。
一、光电材料的性质1、半导体材料半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的电性质。
它们的电阻率在常温下比金属高，但比绝缘体小。
同时，半导体材料的导电性和光电性能强烈受其掺杂剂种类和浓度的影响。
加入某些杂质后，半导体材料就会变成n型或p型半导体。
n型半导体中的自由电子比空穴多，p型半导体中的空穴比自由电子多。
2、金属材料金属材料具有良好的导电性和光电性能。
金属材料的导电性能与材料的自由电子密度有关，光电性与金属表面的反射能力和电子结构有关。
3、有机材料有机材料是指含有碳元素的材料，如多聚物、聚合物等。
它们具有良好的光电性能，可以用于制备电子器件等。
有机材料的光电性主要是由于其分子结构的共轭性和π电子的跃迁导致的。
二、光电材料的应用1、电子器件光电材料在电子器件方面有广泛的应用，比如LED（发光二极管）、太阳能电池、LCD显示屏等。
这些电子器件都是利用光电材料的电、光学特性实现的。
2、传感器光电材料可以制备各种传感器，如温度传感器、压力传感器、光学传感器等。
这些传感器利用光电材料的电、光学特性，将被测量物理量转化为电信号。
3、能源光电材料在能源领域也有广泛的应用。
太阳能电池是最为常见的应用之一，通过利用太阳能来转换为电能，从而实现自给自足的能源需求。
此外，光电材料还可以通过光解水分子产生氢气等，也是一种实现绿色能源的途径之一。
三、未来展望随着光电科技的不断发展和进步，光电材料的应用前景将更加广阔。
特别是在高效能源、高速通讯、智能制造等领域，光电材料的应用将更加深入和广泛。
因此，对光电材料的研究与开发具有非常重要的意义。
总之，光电材料作为一种重要的功能材料，在科技领域中有着举足轻重的地位。
通过对其性质和应用的探讨，我们可以更好地了解光电材料，并为其广泛应用提供更多的可能性。
光电材料与器件
光电材料与器件的发展趋势：高 效率、更低成本、更环保、更柔性 化
光电材料与器件的应用领域
太阳能电池：利用光电效应将太阳能转化为电能 光电探测器：用于探测光信号，如光通信、遥感等领域 发光二极管（LED）：用于照明、显示等领域 光电晶体管：用于光电集成电路、光计算等领域
光电材料与器件的发展趋势
光电材料与器件的研究和 应用将更加广泛
06 光 电 材 料 与 器 件 的 未来发展前景
Part One
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Part Two
光电材料与器件概 述
光电材料与器件的定义
光电材料：能够吸收、发射或转换 光能的材料
光电材料与器件的应用：包括太阳 能电池、光电探测器、光电显示器 等
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光电器件：利用光电材料制成的能 够实现光电转换的器件
成本压力：光电材料与器件的生产成本较高，需要降低成本，提高生产 效率，应对成本压力挑战。
环境污染：光电材料与器件的生产过程中可能会产生环境污染，需要采 取有效措施，应对环境污染挑战。
THANKS
汇报人：
光电传感器材料：光敏电 阻、光敏二极管等
光电材料的物理特性
折射率：决定光线在材料中的传播速 度
吸收系数：表示材料对光的吸收能力
荧光寿命：描述材料发光持续时间的 参数
热导率：衡量材料导热性能的指标
电导率：描述材料导电性能的指标
磁导率：表示材料在磁场中的磁化程 度
光电材料的化学特性
光电材料的化学组成：包括元素、化合物等 光电材料的化学性质：如氧化还原性、酸碱性等 光电材料的化学稳定性：如耐腐蚀性、耐高温性等 光电材料的化学合成方法：如化学反应、电化学反应等
光电材料简介
• 这些条件下使用的理想材料从室温到1000℃应具有下列特性：在使用 波段内具有高透过，低热辐射、散射及双折射，高强度，高导热系数， 低热膨胀系数，抗风砂雨水的冲击和浸蚀，耐超声波辐射等。最近研 究较多的耐高温红外透过材料有镁铝尖晶石、兰宝石、氧化钇、镧增 强氧化钇和铝氧氮化物alon等。 镁铝尖晶石是近年来研究最多的最优 秀的红外光学材料之一，它能在高温、高湿、高压、雨水、风砂冲击 及太阳暴晒下仍保持其性质，因而是优先选用的耐高温红外透过材料， 它可透过200nm到6μm的紫外、可见光及红外光。单晶监宝石也是一 种耐高温红外材料，它可透过从远紫外0.17μm到6.5μm的红外光，用 新研制的热交换法晶体生长过程可以制造直径达25cm的大尺寸蓝宝石。 氧化钇和镧增强氧化钇的透过波长为8μm，在氧化钇中掺入氧化镧， 材料强度提高30%，光学特性不变。由于高温下具有很高的硬度，所 以它具有很好的抗冲击、抗浸蚀性能。 严格的说到目前还没有一种 理想的材料能完全满足上述要求。但包括上述材料在内的不少材料具 有较理想的综合性质。 红外透过材料的第三个发展方向是：红外/毫 米波双模材料，这是为适应红外/毫米波双模复合材料制导技术的需要。 目前，还没有一种材料能满足红外/毫米波双模材料既要有高的远红外 透过率又有小的介电常数和损耗角正切的要求，高性能的红外/毫米波 双模材料尚待进一步研究发展。 红外材料的应用：包括各种导弹的 制导、红外预警(包括探测、识别和跟踪、预警卫星、预警飞机、各种 侦察机等)、观察瞄准(高能束拦截武器等)
光电材料
环材092-4 郭诚
• 光电材料是指用于制造各种光电设备(主要 包括各种主、被动光电传感器光信息处理 和存储装置及光通信等)的材料。光电材料 主要包括红外材料、激光材料、光纤材料、 非线性光学材料等。
光电材料的性能及应用研究
光电材料的性能及应用研究光电材料是一种能够将光能转化为电能或者将电能转化为光能的材料。
它们具有非常重要的应用价值，被广泛用于电子、光学、能源等领域。
在本文中，我们将介绍光电材料的性能以及其在应用研究中的重要性。
一、光电材料的性能光电材料的性能主要包括以下几个方面：1. 光电转换效率光电转换效率指材料将光能转化为电能或者将电能转化为光能的效率。
这个效率越高，材料的使用价值就越大。
目前，一些光电转换材料如硅、锗等，其光电转换效率已经达到了较高的水平。
而一些新型的光电材料如钙钛矿材料等，因其高的光电转换效率，正在逐渐成为新的研究热点。
2. 带隙能量带隙能量指固体材料中导带和价带之间的能量差。
它对材料的光电性质具有重要影响。
通常情况下，带隙能量越大，材料对光的吸收性就越弱。
3. 导电性光电材料的导电性对其电子传输和光电性质具有重要作用。
在光电器件中，通常都要求材料具有较高的导电性，以便在电荷传输过程中减少电阻。
二、光电材料的应用研究由于光电材料具有许多优秀的性能，因此在现代科学技术中具有广泛的应用。
下面，我们将分别介绍光电材料在电子、光学和能源领域的应用研究。
1. 电子领域光电材料的电子属性被广泛应用于电子元件制造中。
比如硅、锗等材料，它们的电子特性使它们能够用于半导体器件、场效应晶体管等电子元件的制造。
而一些新型的光电材料如有机半导体材料、钙钛矿材料等，则被广泛用于新型柔性电子、可穿戴设备等高科技领域。
2. 光学领域光电材料通过光的吸收、发射和输运等现象，在光学领域中也具有广泛的应用。
例如，一些发光材料如氧化铟锡(ITO)等，可以用于液晶显示器、LED等电子产品的制造。
而一些非线性光学材料如锂离子宝石、玻璃等，则可以用于制造激光器、光纤通信等高科技产品。
3. 能源领域光电材料在能源领域的应用也非常广泛。
比如，在太阳能电池制造领域，硅、钙钛矿等材料都可以用于制造太阳能电池板。
此外，某些高分子材料也被广泛用于太阳能电池板的制造，这些高分子材料具有较好的光电性能和光稳定性能。
光电材料的物理特性和应用
光电材料的物理特性和应用随着科学技术的不断发展，光电材料逐渐进入人们的视野，成为了现代生产和科学研究的重要组成部分。
那么，光电材料究竟是什么？它包含哪些物理特性？在哪些领域有着广泛的应用呢？本文将对这些问题进行介绍和分析。
一、光电材料的物理特性光电材料是一种能够将光能转换成电能或者将电能转换成光能的功能材料。
光电材料具有以下几项物理特性：1. 光电转换效率高：光电材料有着很高的光电转换效率。
这是因为光电材料能够将入射光子能量进行转化，而且转换过程中有着很低的损耗。
因此，光电材料能够更好地满足人们对于高能效材料的需求。
2. 光电响应速度快：光电材料不但能够高效地将光能转换成电能或者将电能转换成光能，而且在进行转换的过程中响应速度非常快，可以实现高速传输和快速响应。
这对于一些特殊应用领域非常重要，比如光电子学、通信等领域。
3. 光学性能稳定：光电材料在进行光电转换过程中，具有很好的光学性能稳定性。
它能够很好地承受光子的压力和光照强度，从而保证了其长期运行的可靠性。
4. 适应性强：光电材料可以根据不同的应用领域，进行不同特性的设计和制备。
因此，它在各种不同领域具有良好的适应性和可塑性。
以上就是光电材料的主要物理特性。
了解这些物理特性对于我们理解光电材料的应用具有重要的作用。
二、光电材料的应用由于光电材料具有着高效的光电转换效率、快速的响应速度、优异的光学性能稳定性和适应性强等一系列优秀的物理特性，使得它在各种不同的应用领域中有着广泛的应用。
1. 光电子学光电子学是光电材料的重要应用领域。
光电子学利用光电材料的光电转换特性来实现各种不同的功能，如光电探测、光电放大、光电开关、光电阻、光电压控振荡器等等。
光电子学技术的广泛应用和深入研究，正在为通信、计算机、雷达、航空航天等领域提供更好的支持。
2. 太阳能电池太阳能电池是将太阳能转换成电能的一种设备。
光电材料是太阳能电池制造中的重要原材料。
比如，硅、锗、镓等材料就是太阳能电池制造中比较常用的光电材料。
光电材料的性质与应用
光电材料的性质与应用光电材料，顾名思义，就是通过光、电相互作用的材料。
它们在现代科技中扮演着重要的角色，例如电子设备、太阳能电池、LED灯等等。
本文主要讨论光电材料的性质和应用。
一、光电效应光电效应是指物质受光照射后，电子从原子或分子中被激发出来的现象。
这种现象在光电材料中非常常见，因为在这些材料中，电子在受到光的能量后可以跳到更高的能量层。
因此，光电效应是光电材料的重要性质，也是它们能够应用于光电设备中的原因之一。
二、光电材料的应用1.电子设备光电材料在电子设备中有着广泛的应用，比如说光电传感器、太阳能电池等等。
利用光电效应，可以将光的能量转换成电能，从而生成电流。
这种技术已经被广泛应用于发电和能源领域，特别是太阳能电池。
2. LED灯LED灯是一种具有光电效应的光源。
LED是“Light Emitting Diode”的缩写，它是一种由半导体材料制成的特殊光源，能够将电能转化成光能。
LED灯在家庭、商业和都市照明方面得到了广泛应用，因为它们能够节省能源并降低环境成本。
3.医疗设备光电材料在医疗设备中也有应用，比如说光动力疗法。
光动力疗法是一种新型治疗癌症的方法，它通过使用光敏剂和激光光源，将光照射到癌细胞上，从而摧毁它们。
光动力疗法是一种快速、无创和无副作用的疗法，它成为了医疗设备领域的重要发明。
4.传感器光电传感器是一种测量和检测技术，它们可以通过光电效应来测量和检测物体的性质和参数。
比如说，血氧传感器使用光电材料来检测血氧水平；红外传感器使用光电材料来检测物体的热量、距离和位置等信息。
光电传感器已经成为了医疗、工业和环境监测等领域不可或缺的技术。
三、总结光电材料作为一种特殊的材料，在新材料领域中发挥着重要的作用。
光电效应是其最基本的原理和性质，也是其应用于各个领域的基础和关键。
通过对光电材料的研究和应用，我们可以开发更多的光电设备和技术，从而推动科技发展，改善人们的生活和工作。
光电材料知识点总结
光电材料知识点总结导论光电材料是一种能够将光能转换为电能或者电能转换为光能的新型材料。
光电材料的研究领域涉及光电转换、光电传感、光电信息存储、光电通信、光电显示等领域。
光电材料的研究大大推动了现代信息技术和通讯技术的发展。
一、光电材料的种类光电材料主要包括半导体材料、光电陶瓷材料、光敏材料等。
其中，半导体材料是应用最广泛的一类光电材料，具有光电转换效率高，稳定性好的特点。
光电陶瓷材料是由多种元素组成的陶瓷材料，具有高热稳定性和力学性能。
光敏材料是一种能够在光照下产生电子激发的材料，具有快速响应、高敏感性等特点。
二、光电材料的光电转换原理1. 光电效应光电效应是光电材料转换光能为电能的基本原理。
光电效应分为内光电效应和外光电效应两种。
内光电效应是指当光线照射到光电材料表面时，光子将激发材料中的电子，使得材料产生电子空穴对；外光电效应则是指外界施加电场或电压，使得光电材料中的电子空穴对被分离，从而产生电流。
2. 光伏效应光伏效应是光电材料将光能转换为电能的重要应用。
光伏效应是依靠半导体材料的p-n结构实现的，当光子照射到半导体材料表面时，会产生光生电子和空穴，光生电子和空穴分别被p区和n区的电场分离，从而产生电压和电流。
三、光电材料的应用1. 太阳能电池太阳能电池是光电材料应用的重要领域之一，利用光伏效应将太阳能转换为电能。
目前主要的太阳能电池包括硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池、量子点太阳能电池等。
2. 光电器件光电器件是利用光电材料实现光电转换的元件，包括光电二极管、光电晶体管、光电导致管等。
这些器件在光通讯、光电传感、光电显示等领域发挥重要作用。
3. 光电传感器光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的传感器，广泛应用于工业自动化、光学测量、医疗诊断等领域。
4. 光电信息存储光电信息存储是利用光电材料将光信息转换为电信息或者将电信息转换为光信息的技术，包括光盘、光纤存储等。
5. 光电显示光电显示是利用光电材料实现图像显示的技术，目前主要的光电显示技术包括液晶显示、有机发光显示、量子点显示等。
光电材料与应用
光电材料与应用随着科技的飞速发展，光电技术的应用越来越广泛。
光电材料作为光电技术的基础之一，也得到了越来越多的关注和研究。
本文将从光电材料的定义、分类、性质及其应用这四个方面进行探讨。
一、光电材料的定义和分类光电材料是指在光辐射下出现光电效应的材料，包括具有较高的光电转换效率的光电输运材料和研究光电性能的光敏材料，也包括能够产生或放大光信号的光学材料。
按照应用领域的不同，光电材料可以分为三类：光电转换材料、光学材料和光敏材料。
1. 光电转换材料光电转换材料是指将光能转化为电能或电能转化为光能的材料，包括太阳能电池、光伏材料和光电器件等。
太阳能电池是目前最常用的光电转换材料之一，通过将太阳能转化为电能来实现环保、节能和可持续发展。
光伏材料是在太阳能电池的基础上发展而来的新一代光电转换材料，具有更高的能量转换效率和更广泛的应用范围。
2. 光学材料光学材料是指具有优异光学性能的材料，包括各种制造光学元件所用的玻璃、晶体、聚合物和复合材料等。
光学材料应用于成像、测量、激光等领域，如光学镜头、棱镜、滤光片、光纤等，被广泛应用于现代光学技术中。
3. 光敏材料光敏材料是指在光线的照射下会发生物理或化学变化的材料，包括光敏材料、蓝光记录材料和激光热敏材料等。
光敏材料主要用于信息存储、感光材料和传感器等领域。
二、光电材料的性质光电材料具有独特的光学、电子和物理性质，这些性质是其在光电技术中得以广泛应用的重要基础。
主要的性质如下：1. 光学性质光学性质是光电材料最基本的性质之一，包括透过率、反射率、折射率和吸光度等。
在光学材料中，折射率和吸光度是其最重要的性质，它们决定了光学元件的成像能力和透过率。
2. 电学性质电学性质是光电材料的另一个重要性质，它反映了光电材料接受或释放电荷的能力。
其中最重要的性质是电导率，它表示材料导电的能力，直接决定了光电器件的性能。
3. 物理性质物理性质是光电材料的另一个重要性质，包括各种基础性质，如晶格结构、成分等。
光电材料的特性及其应用
光电材料的特性及其应用随着科技的不断发展，光电材料作为一个重要的应用领域被越来越广泛地应用到生活和产业中。
在今天的社会，光电材料不仅为人们的生活带来了便利，也为工业和医疗等领域提供了新的解决方案。
本文将对光电材料的特性及其应用进行探讨。
一、光电材料的特性光电材料是一种能够将光能转化为电能或者电能转化为光能的材料。
它们具有以下几个特性：1. 具有单晶结构光电材料具有精密的单晶结构，这种结构可以保证电子在材料内的传导路径非常顺畅，从而大大提高了材料的电导率。
这种单晶结构也使得光电材料对外部光源有非常高的响应速度。
2. 具有半导体的电导性光电材料通常都是半导体材料，并且这种半导体材料具有非常好的电导性。
光电材料中的电子可以很快地跃迁，从而导致电子在半导体中的运动迅速。
3. 光电材料具有非常好的光吸收性质光电材料具有非常好的光吸收性质。
这种性质可以保证光子被吸收后，能够产生极高的电子和空穴浓度，从而产生更多的电流。
二、光电材料的应用1. 太阳能电池板光电材料最广泛的应用就是太阳能电池板。
太阳能电池板的主要成分就是光电材料，制作过程中光电材料吸收太阳光线中的能量，从而产生电流。
太阳能电池板不仅能够为我们提供可量化的电能，而且减少了对环境的污染。
2. LED灯光电材料还有一个应用就是LED灯。
LED灯具有高效、时尚、可靠等特点，在节约能源方面也起到了很重要的作用。
LED灯的发光源就是光电材料，具有非常高的效率和延长寿命的特点。
3. 摄像头光电材料还有一个应用就是摄像头。
在一个摄像头中，光电材料有助于将光信号转化为电子信号，这种信号被传送到芯片中，最终呈现在屏幕上。
因为光电材料具有高的灵敏度和响应速度，因此在摄像头中使用光电材料可以大大提高照片和影像的质量。
4. 医疗领域光电材料还有一个应用就是在医疗领域。
光电材料可以用来制造Lasers、激光器、光解器等，这些器械可以用来治疗各种疾病，例如靶向抗癌疗法，脉冲放疗，皮肤病治疗等。
光电材料文档
光电材料简介光电材料是一类具有特殊光学和电子性质的材料。
它们能够将光能转化为电能或者将电能转化为光能，因此在太阳能电池、光电器件、光通信等领域有着广泛的应用。
本文将介绍常见的光电材料，包括硅材料、化合物半导体和有机材料。
硅材料硅是最常见的光电材料之一，它具有良好的光电性能和稳定性。
硅材料主要用于制造太阳能电池，其工作原理是通过光生电压和光生电流将光能转化为电能。
硅太阳能电池具有高效率、长寿命和较低成本的特点，因此被广泛应用于太阳能发电领域。
化合物半导体化合物半导体是一类由两种或多种元素组成的材料，如镓砷化物、铜铟镓硒等。
化合物半导体具有较高的光电转换效率和较宽的能带间隙，使得其在光电器件领域有着重要作用。
其中，镓砷化物材料被广泛应用于光电通信领域，其具有高光电转换效率和良好的电子传输性能。
有机材料有机材料是由碳原子为主要构成元素的材料，它们具有较低的成本和较好的可塑性。
有机材料可以制备成薄膜，用于制造有机太阳能电池和有机发光二极管（OLED）。
有机太阳能电池具有较高的光电转换效率和较低的制造成本，适用于室内光源的光伏应用。
OLED是一种能够将电能转化为可见光的光电器件，其可广泛应用于显示技术和照明领域。
发展趋势随着人们对清洁能源和高效电子器件的需求不断增加，光电材料的研究与应用进入了一个快速发展的阶段。
未来光电材料的发展趋势包括以下几个方向：1.提高转换效率：研究人员正在不断寻找新的材料和改进工艺，以提高光电材料的能量转换效率。
2.降低成本：降低光电材料的制备成本是推进其商业化应用的关键，相关研究主要围绕材料的合成、加工和器件制备技术展开。
3.提高稳定性：光电材料在长时间使用过程中需要具有较好的稳定性，研究人员致力于提高光电材料的寿命和抗老化能力。
4.创新应用：除了太阳能电池和光电器件，光电材料还有着广阔的应用前景。
例如，柔性光电材料可以应用于可穿戴设备和柔性显示屏等领域。
结论光电材料具有丰富的种类和广泛的应用领域，从硅材料到化合物半导体和有机材料，每一类材料都有其独特的光电性能和特点。
光电材料
光电材料是指用于制造各种光电设备（主要包括各种主、被动光电传感器光信息处理和存储装置及光通信等）的材料，主要包括红外材料、激光材料、光纤材料、非线性光学材料等。
下面主要介绍一下红外材料、激光材料及其在军事领域的应用。
红外材料红外材料主要有两类：红外探测材料和红外透波材料。
光电材料红外探测材料包括硫化铅、锑化铟、锗掺杂（金、汞）、碲锡铅、碲镉汞、硫酸三甘酞、钽酸锂、锗酸铅、氧化镁等一系列材料，锑化铟和碲镉汞是目前军用红外光电系统采用的主要红外探测材料，特别是碲镉汞（Hg-Cd-Te）材料，是当前较成熟也是各国侧重研究发展的主要红外材料。
它可应用于从近红外、中红外、到远红外很宽的波长范围，还具有以光电导、光伏特及光磁电等多种工作方式工作的优点，但该材料也存在化学稳定性差、难于制成大尺寸单晶、大面积均匀性差等缺点，Hg-Cd-Te现已进入薄膜材料研制和应用阶段，为了克服该材料上述的缺点，国际上探索了新的技术途径：（1）用各种薄膜外延技术制备大尺寸晶片，这些技术包括分子束外延（MBE）、液相外延（LPE）和金属有机化合物气相淀积（MOCVD）等。
特别是用MOCVD可以制出大面积、组分均匀、表面状态好的Hg-Cd-Te薄膜，用于制备大面积焦平面阵列红外探测器。
国外用MOCVD法已制成面积大于5cm2、均匀性良好、Δx=0.2±0.005、工艺重复性好的碲镉汞单晶薄膜，64×64焦平面器件已用于型号系统、512×512已有样品。
（2）寻找高性能新红外材料取代Hg-Cd-Te，主要包括：①Hg-Mn-Te和Hg-Zn-Te，美国和乌克兰等国从80年代中就开展了这方面的研究，研究表明，Hg1-xZnxTe和Hg1-x CdxZnyTe的光学特性和碲镉汞很相似，但较容易获得大尺寸、低缺陷的单晶，化学稳定性也更高。
Hg1-xMnxTe是磁性半导体材料，在磁场中的光伏特性与碲镉汞几乎相同，但它克服了Hg-Te弱键引起的问题。
光电材料
EXIT
第五章
§5.1 光电子发射材料
光电材料
2. 积分灵敏度 S 积分灵敏度S定义为：S=Iφ/φ Iφ－最大光电流(μA)； φ－入射光通量(lm)。 一般 S=10%～20%，其中80%～90%损失掉。 损失主要包括： （1）光反射损失； （2）光吸收变为热量的损失 （3）光波长λ＞λ0部分的光能损失。
(1 b)n bn0 p0
电子与空穴迁移率之比:
b =μn/μp；Δn=Δp
温度低，no和p0值小，Δσ与σ0比值大，灵敏度高。实验发 现光电导的特性和半导体内部的杂质有着密切的关系。
EXIT
第五章
§5.2 光电导材料
光电材料
二、光电导材料的特征值 1、积分灵敏度 S 光电导材料的积分灵敏度S代表光电导产生的灵 敏度，即单位光入射通量产生的电导率的附加值的 大小。 积分灵敏度定义为：S=σ /φ φ 为光入射通量，σ 为电导率。 2、“红限” 或长波限 光电导不存在明显的长波限，定义光电导数值降 到最大值一半的波长为长波限也称为“红限”，代 表产生光电导的波长上限。
EXIT
第五章
§5.3 光电动势材料
光电材料
只有P区的光生电子和N区的光生空穴和结区的电子空 穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂 移通过P-N结。 光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，即电子空 穴对被内建电场分离。这导致在 N区边界附近有光生电子 积累，在P区边界附近有光生空穴积累。 空间净电荷积累产生一个与热平衡 P-N结的内建电场方 向相反的光生电场，方向由 P 区指向 N 区。光生电场使势 垒降低，减小量即光生电势差，P端正，N端负。 这样，有结电流由P区流向N区，方向与光电流相反。
EXIT
光电材料与光电器件
光电材料与光电器件光电材料是指能够对光信号进行感应和转换的材料，是光电器件的重要组成部分。
光电器件是利用光电效应将光信号转换为电信号或者电信号转换为光信号的装置，广泛应用于通信、医疗、能源等领域。
本文将重点介绍光电材料与光电器件的相关知识。
一、光电材料的分类光电材料根据其功能和性质的不同可以分为光致变色材料、光电半导体材料、非线性光学材料等多种类型。
其中，光致变色材料是一类特殊的材料，可以在受到光照的作用下发生颜色变化，常用于光学存储和显示器件中。
光电半导体材料是指具有半导体性质并能够对光信号进行感应的材料，如硅、锗等。
非线性光学材料具有非线性光学效应，可以被应用于激光器、光通信等领域。
二、光电器件的原理光电器件是将光信号转换为电信号或电信号转换为光信号的器件，常见的光电器件包括光电二极管、光电探测器、太阳能电池等。
光电二极管是一种半导体器件，具有单向导电性，可以将光信号转换为电信号。
光电探测器是一种将光信号转换为电信号的器件，常用于光通信和光测量等领域。
太阳能电池则是一种利用光能转换为电能的器件，可以将阳光转换为电能供电使用。
三、光电材料在光通信中的应用光通信是一种利用光信号传输信息的通信方式，具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点。
光电材料在光通信中起着至关重要的作用，其中光电半导体材料是光通信器件的核心材料之一。
光电半导体材料可以将光信号转换为电信号或者电信号转换为光信号，应用于激光器、光纤通信等领域，推动了光通信技术的发展。
四、光电材料在医疗设备中的应用光电材料在医疗设备中也有着重要的应用，如光电探测器可用于医学成像、光敏材料可用于激光治疗等。
光电器件的应用使得医疗设备更加精准、高效，为医疗行业带来了巨大的便利和进步。
五、光电材料在能源领域中的应用光电材料在能源领域也有着广泛的应用，如太阳能电池是利用光能转换为电能的器件，在可再生能源领域具有重要地位。
此外，光电材料还可以应用于光催化、光生物反应等领域，为能源的高效利用提供了新的途径。
《光电材料》课件
有机半导体 材料
有机半导体材料具 有可调性和柔性等 优势，在光伏和光 电显示器件中得到 广泛研究和应用。
光电材料的制备技术
1 CVD技术
2 分子束外延技术
化学气相沉积（CVD）是一种常用的制备 光电材料的技术，通过热解气体在衬底上 沉积材料。
分子束外延（MBE）是一种高真空下生长 薄膜的技术，用于制备高质量的光电材料。
4
磁学性质
一些特殊的光电材料表现出与磁场强度和方向相关的磁响应特性。
常见的光电材料
硅基光电材料
硅基光电材料是最 常用的光电材料之 一，具有广泛的应 用和丰富的研究成 果。
III-V族化合物
III-V族化合物是优 秀的光电材料，具 有优异的电学和光 学性能，广泛应用 于半导体光电器件。
二维材料
二维材料具有特殊 的结构和性能，在 光电器件领域展示 出巨大潜力。
应用领域
光电材料广泛应用于光伏 器件、光电传感器、光电 显示器件和光纤通信器件 等领域。
光电材料料具有特定的物理和化学性质，可以影响其光电性能和应用。
2
光电响应
光电材料对光的响应能力可以通过光吸收、光电流和光致发光等来表征。
3
电学性质
光电材料在电场下的电子迁移和载流子性质对其光电性能有重要影响。
光电显示器件
光电材料在液晶显示屏、有机发光二极管 （OLED）等光电显示器件中广泛应用。
光纤通信器件
光电材料在光纤通信器件中的应用，实现了 高速、高容量和低损耗的光纤通信。
结束语
1
光电材料的发展趋势
光电材料的发展将趋向于高效、多功
光电材料的前景展望
2
能和可持续的特性，推动新一代光电 器件的发展。
光电阴极材料
光电阴极材料是光电转换的必要材料，主要用于光电转换器件的前端，通常是一种能够吸收特定光子并能够被激发出电子的物质。
常用的光电阴极材料有：
1、金属（如银、铜等）和其合金制作的光电阴极，如光电管、硒光电管等。
2、光电倍增管用的光电阴极材料是锑化铟。
3、光电导材料，如硫化银、硒等，在光照下能成为电子型半导体。
4、光电导玻璃，这种玻璃经过特殊处理后，在光照下能产生电子释放出来。
5、光电效应材料如CdS、ZnS等。
此外，还有一些掺杂的新型硒、玻璃硒化物及新型稀土三基色材料也可用作光电阴极。
不同光电阴极材料的光电性能和稳定性能差异很大，选用时要根据应用环境和具体工作条件来选择。
例如光电阴极用于微光电视系统时，对稳定性、光吸收率、暗电流等要求较高，因此需要选择性能优良的产品。
光电材料
光电材料的定义和分类光电材料的定义:光电材料是能把光能转变为电能的一类能量转换功能材料。
光电材料分类:1 光电子发射材料2 光电导材料3 光电动势材料光电子发射材料定义:当光照射到材料上，光被材料吸收产生发射电子的现象称为光电子发射现象，具有这种现象的材料称为光电子发射材料。
光电子发射材料的分类正电子亲和阴极材料如：单碱-锑、多碱-锑等负电子亲和阴极材料如：硅、磷化镓、等光电子发射材料的应用(1)光电阴极：光电转换器、微光管、光电倍增管、高灵敏电视摄像管(2)半导体负电子亲和势光阴极：变像管夜视仪，可在特殊气候条件下照常工作（如无月光、无星光、有云、有雾的气候条件）光电导材料定义:受光照射电导急剧上升的现象被称为光电导现象，具有此现象的材料叫光电导材料。
光电导材料分类光电导半导体如：单体（锗、硅），氧化物，镉化物，铅化物等光电导陶瓷如：CdS陶瓷等有机高分子光导体如：聚氮乙烯基咔唑和2，4，7-三硝基芴酮组成的传奇络合物（CT）光电导材料应用(1)光探测器中的光敏感器件及半导体光电二极管(2)光敏晶体三极管如：CdS(3) 高阻抗元件如：铜掺杂到CdS光电动势材料定义:在光照下，半导体p-n结的两端产生电位差的现象称为光生伏特效应，具有此效应的材料称为光电动势材料。
其最主要的应用为太阳能电池。
光电动势材料的分类1 硅太阳能电池其包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池2 薄膜太阳能电池3 陶瓷太阳能电池4 金属-氧化物-半导体（MOS）太阳能电池5 p-n异质结太阳能电池6 燃料敏化太阳能电池Thin film solar cells。
光电材料的性质及在电子器件中的应用
光电材料的性质及在电子器件中的应用光电材料是一类特殊的材料，具有良好的光电性能，其物理性质受光的影响非常大，因此被广泛地应用于电子器件的制造中。
本文将从光电材料的性质以及在电子器件中的应用两个方面来探讨光电材料的特性。
一、光电材料的性质1. 光致发光光致发光是光电材料最重要的性质之一。
当光电材料处于某种状态时，通过光辐射使其激发，发生电子能级跃迁，然后放出电子，从而产生发光现象。
在实际应用中，常用的光致发光材料有半导体材料和有机材料。
2. 光伏效应光伏效应是光电材料能够将光能转化为电能的一个重要特性。
当光线照射在光电材料上时，它会促使材料中的电子跃迁到带中的自由能级，从而产生弱电流。
这种现象被称为光伏效应。
光伏效应常用于太阳能电池板和光电探测器等电子器件中。
3. 光电效应光电效应是另一种将光能转化为电能的重要方式。
在光电效应中，光子碰撞材料时会激发材料中的电子，并使其跃迁到自由态。
然后，材料上的电场将这些自由电子分离，并将其吸引到材料表面。
这种现象在光电探测器中经常使用，可以将光子转换成电信号。
二、光电材料在电子器件中的应用1. 光电探测器光电探测器通常使用光敏半导体材料或光敏器件。
这个器件将光子转化为电子，并将其转换成电信号。
光电探测器通常用于实时记录或监测光信号的强度和频率。
典型的光电探测器包括光电二极管、光电倍增管、光电管和光电晶体管等。
2. 光学数据存储在光学数据存储器制造中，光电材料被广泛应用。
例如，CD、DVD和蓝光盘等都使用了这种材料。
数据的存储是基于光致发光原理实现的，当激光照射在材料上时，材料中的电子跃迁到带中的自由能级，从而发出光子，从而记录了信息。
3. 太阳能电池板光伏效应被广泛应用于太阳能电池板的制造中。
在太阳能电池板中，光敏元件可以将光能转化为电能。
当阳光照射在太阳能电池板上时，光子将激发材料中的电子，并将其转化为电能。
这种现象被称为光伏效应，我们可以在某些情况下，在太阳能充电器或其他应用中使用太阳能电池板。
光电材料文档
光电材料1. 引言光电材料是一种具有光电转换性能的材料，可以将光能转化为电能或使电能转化为光能。
它在光电技术领域有着广泛的应用，如太阳能电池、光电传感器、光电显示器等。
本文将介绍光电材料的基本概念、分类和应用领域，并对其未来发展进行展望。
2. 光电材料的基本概念光电材料是一类可以吸收光能并转化为电能的材料。
光电转换的机制包括光生电荷分离、电荷的输运和电子重组等过程。
光电材料一般具有以下特点：•具有较高的光吸收率：能够有效吸收入射光的能量。
•具有适当的能带结构：能够实现光生电荷分离和电子重组。
•具有良好的电子输运特性：能够快速、高效地输运电荷。
3. 光电材料的分类根据其光电转换机制和性质，光电材料可以分为以下几类：3.1. 光电半导体材料光电半导体材料是最常见的光电材料之一，具有良好的光电转换性能和可调控的电子结构。
光电半导体材料可以根据能带结构的不同分为直接带隙材料和间接带隙材料。
常见的光电半导体材料包括硅、锗、铜锌锡硫化物等。
3.2. 光电陶瓷材料光电陶瓷材料是一类具有特殊结构和性能的陶瓷材料，可以实现光电转换。
光电陶瓷材料具有较高的耐高温、耐腐蚀性能，适用于高温、腐蚀等恶劣环境下的光电器件制备。
光电陶瓷材料的应用领域主要包括光电传感器、红外光学器件等。
3.3. 光电聚合物材料光电聚合物材料是一类基于有机聚合物的光电材料，具有较高的光电转换效率和柔性性能。
光电聚合物材料可通过调控其结构和配比来实现光电性能的调节，适用于柔性太阳能电池、有机光电器件等领域。
4. 光电材料的应用领域光电材料在各个领域都有着广泛的应用。
以下是光电材料的一些主要应用领域：4.1. 太阳能电池光电材料是太阳能电池的核心材料，可以将太阳光转化为电能。
目前，硅基太阳能电池是应用最广泛的太阳能电池之一，但是光电转换效率较低。
因此，研究开发新型光电材料，提高光电转换效率是太阳能电池领域的研究热点。
4.2. 光电显示器光电材料在光电显示器中起到关键作用。
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光致变色材料的类型及变色机理
• 芳基迁移反应
• 这类反应的代表为萘并萘醌类光致变色化合物，在紫外光照射 下芳氧基发生迁移，基团迁移而导致发生变色反应。其特点是 可逆循环次数高而不损伤材料；另一特点是两种变色体的稳定 性良好。将萘并萘醌类化合物引入聚合物后，其光致变色性能 受聚合物基质影响，可作为一类新型功能材料，广泛应用于光 转换和光开关等前沿领域。
• 光致变色化合物参数的介绍
光致变色体系在经历光致变色反应后，体系的很多 性质会产生很大的变化。对光致变色材料的研究， 其中一个最主要的目的就是将其应用于生活，促进 社会的发展和进步。因此，我们在研究光致变色化 合物时要注意以下几个基本概念：
光致变色化合物参数介绍
• 颜色 • 物质呈现给我们的颜色是物质在吸收了一定特殊的波 长之后，表现出来的是它互补的颜色。
光电材料
段
• 主要内容：
• 光电材料的概述 • 有机光致变色材料定义及分类 • 有机光致变色材料机理及应用
光电材料的概述
• 光电材料的重要性 • 在核能源技术、激光技术、电子计算机技术、电子与信息技术、 生物工程技术、材料技术、空间技术等新技术应用过程中，光 电材料科学的发展占有非常重要的历史地位。光电功能材料由 于其独特的光学，电学和磁学等性质已经在信息等领域得到了 重要应用。自从1960年美国科学家梅曼制造出世界上第一台红 宝石激光器以来，光电功能材料和器件迅速发展起来，尤其是 与光存储、磁光存储、光致发光和非线性光学有关的材料和器 件研究得到了快速发展。 • 20世纪90年代以来，世界光电子产业和光电应用正在以爆炸性 的速度增长。光纤正在从远距离的信息传输扩展到局域网甚至 到芯片的应用，发光二极管从单色跨越到整个彩色光谱,显示器 件从CRT逐渐向超薄超轻的平面显示器件发展。 • 光电材料是整个光电产业的基础和先导,对整个信息产业的发展 起着重要的支撑作用 。
光致变色材料的类型及变色机理
• 周环反应
• 俘精酸酐类和二芳基乙烯类化合物的变色机理属于周环反应。 俘精酸酐是20世纪初由斯托布 （Stobbe）利用琥珀酸酯和芳香 族或醛缩合的产物，是最早被合成的有机光致变色化合物之一， 因其具有耐疲劳度高、热稳定性好等特点，是目前国际上光信 息处理和光存储的热点研究材料之一。俘精酸酐的光致变色发 生在无色开环体中的一个“E构型”和光致环化的呈色体“C构 型”之间。
光致变色材料的应用
• 装饰和防护包装材料 光致变色化合物可用作指甲漆、漆雕工艺品、T 恤衫、墙壁纸等装饰品。 为了适应不同的需求，可将光致变色化合物加入 到一般油墨或涂料用的胶粘剂、稀释剂等助剂中混合 制成丝网印刷油墨或涂料；还可以将光致变色化合物 制成包装膜、建筑物的调光玻璃、汽车及飞机的屏风 玻璃等，防护日光照射，保证安全。
光致变色材料的应用
• 光致变色材料由于在光照下瞬间能够产生颜色的变 化，因而应用前景非常广阔。随着在这个领域研究 的深入，光致变色材料无论在高科技领域，还是在 日常生活中都有广泛的应用。
光致变色材料的应用
• 信息存储元件 • 利用光致变色化合物受不同强度和波长光照射时可 反复循环变色的特点，可以将其制成计算机的记忆 存储元件，实现信息的记忆与消除过程，其记录信 息的密度大得难以想象，而且抗疲劳性能好，能快 速写入和擦除信息。这是新型记忆存储材料的一个 新的发展方向。
• 根据光致变色过程的特点，光致变色可以归结为以下 几种体系：
• (1)全光型光致变色体系，其呈色体只能通过光诱导反应才能 返回到初始态。 • (2)光致变色和热致可逆体系，光致变色产物受热返回到初始 态。 • (3)光和热都可逆体系，光致变色产物通过光照和受热都能返 回到初始态。 • (4)逆光致变色体系，初始态吸收光谱位于长波区，而变色终 态则在短波区吸收。 • (5)多光子光致变色体系，至少有两个光子驱动才能发生光致 变色现象。
光致变色化合物参数介绍
• 耐疲劳度
• 耐疲劳度是指光致变色化合物由开环体变到闭环体再由闭环 体变为开环体，由无色变为有色再从有色变为无色，这样反 复变化的次数。化合物有色、无色之间的转换次数越高说明 其耐疲劳度越高，其应用意义越大，应用的前景也越广阔。 耐疲劳度还可以通过百分比来反映光反应进行的程度。对光 致变色的一系列光反应来讲，耐疲劳度是指单位浓度下一种 化合物的光密度差，或者说是色度差，通常用 ΔOD 来表示。 例如，单位浓度的一种化合物 A 的 ΔOD为 0.8，经一段时间 的反复照射之后，测得该化合物的 ΔOD 为 0.4，就说明这种 化合物在这段时间内的耐疲劳度是 50％。
• 螺吡喃类、螺噁嗪类等的光致变色都属于这种类型。作为有机 光致变色材料中研究最早和最广泛的体系之一，螺吡喃类材料 是一种光(热)致变色材料，在紫外光的作用下结构发生异化。螺 吡喃类化合物在紫外光的照射下发生c-s键或c-d键裂解而生成有 色的开环体，转变含有离子对的部花菁结构，结构异化导致螺 吡喃产生光致变色效应，而且这种反应是可逆的。但是螺吡喃 的抗疲劳性较差，易被氧化降解。
光致变色材料的应用
• 国防上的用途 光致变色材料对强光特别敏感，因此可以用来制 作强光辅剂量计。它能测量电离辐射，探测紫外线、 X射线、γ射线等的剂量。如将其涂在飞船的外部，能 快速精确地计量出高辐射的剂量。如果把高灵敏度的 光致变色体系指示屏用于武器上，可记录飞机、军舰 的行踪，形成可褪色的暂时痕迹。光致变色材料还可 以制成多层滤光器，控制辐射光的强度，防止紫外线 对人眼及身体的伤害。Βιβλιοθήκη 光致变色材料的类型及变色机理
• 氧化还原反应
• 该反应的代表有紫罗碱 （Viologen）系色素和蒽醌急硫氮杂苯 衍生物，以紫罗碱系色素为代表，其着色体是阳离子自紫罗碱 自由基经过光照后转变为紫罗碱阴离子自由基。这类化合物分 子存在双光子吸收性能，因此此类化合物在三维储存方面有着 重要的应用前景。
光致变色材料的定义
• 光致变色定义 光致变色是指一种化合物A受到一定波长的光照射 时，可发生光化学反应得到产物B，A和B的颜色（即 对光的吸收）明显不同。B在另外一束光的照射下或 经加热又可恢复到原来的形式A。光致变色是一种可 逆的化学反应，这是一个重要的判断标准。 • 光致变色材料有两个特征：1.光致可变 2.可逆性
光致变色材料的定义
• 如图，λA和λB为化合物 A 和化合物 B 的最大吸收波长。当波长 为λA的光照射于化合物 A 时，化合物 A 会发生一系列的反应生 成化合物 B，这时从紫外光谱上，就会出现 A 的吸收峰逐渐减 弱，而 B 的吸收峰逐渐增强。因为在通常的光致变色化合物体 系中，与化合物 A 相比较，产物 B 的吸收光谱位于较大的波长 处，所以这个过程在外观上表现为颜色的加深，一般称为呈色 过程，这个体系称为“光呈色体系”。反之，当使用波长为λB 的光照射化合物 B 时，就会出现相反的过程，反应物的吸收波 长在较大的波长范围内，光照后，化合物由有色变无色，这个 过程一般称为光消色或褪色过程，这个体系称为“光消色体系” 或“逆光致变色”。
• 有机光电材料
• 1）有机光电材料是由有机化合物构成的半导体 光电材料 • 2）主要包括：光致变色材料 电致发光材料 非线性光学材料
光致变色材料概述
• 光作为一种特殊的信息和信息载体，它具备高的传播速度和低 损耗等特点，广泛的应用在光通讯等现代高科技领域。而且， 各种与光相关的新技术成果不断涌现，产生了很多种类的光功 能材料。在众多的光功能材料中，光致变色化合物在材料科学 和信息科学领域中得到了广泛的应用。光致变色化合物的特性 使其广泛的应用在光信息记录材料、功能织物、光致变色薄膜 和光致变色光学透镜等领域。
• 顺反异构
• 偶氮苯类、二苯乙烯类、靛蓝类染料、超分子（如冠醚）等化 合物的光致变色机理都属于顺反异构类。这些光致变色化合物 光致变色机理是基于分子中的N=N、C=C、C=N双键的顺/反异 构化，顺式异构体在加热或者吸收光就可逆地变回反式异构体， 从而发生颜色变化。
光致变色材料的类型及变色机理
• 键的裂解和重建
IT’S OVER !
谢谢观看！
光致变色材料的类型及变色机理
•
有机光致变色材料的变色基本过程不同，它们的 光致变色往往伴随着许多与光化学反应有关的过程， 从而导致分子结构的某种改变，因此根据不同反应机 理可以分为以下几种类型：顺反异构、键的裂解和重 建、氧化还原反应、芳基迁移反应、周环反应、质子 转移等。
光致变色材料的类型及变色机理
光电材料的概述
• 光电材料的研究 • 光电材料主要包括Ⅲ-Ⅴ族的化合物半导体光电材料、 有机半导体光电材料、无机晶体和石英玻璃等,其技 术发展的特点是对基础突破和工艺创新的依赖性强。 • 光电材料广泛用于光通信网络、光电显示、光电存储、 光电转换和光电探测等领域,对于社会进步和整体科 技发展影响也很大,该领域技术的发展对国民经济、 社会发展与安全以及其他相关技术的发展影响深刻。 目前,光电材料的研究已经在太阳能电池、光电开关、 图象记录、光存储等各方面取得了重要的进展。
光致变色材料的类型及变色机理
• 质子转移互变异构
• 水杨醛缩苯胺类化合物，存在分子内C=N双键，又称为光致变 色席夫碱，是这一类有机光致变色化合物的典型代表。其变色 过程涉及到质子转移，光致变色席夫碱分子存在分子内氢键， 当变色反应发生时，质子从氧原了转移到氮原子上，分了内质 子转移既可以发生在基态(热致变色)，也可发生在激发态(光致 变色)。
光电材料的定义与分类
• 什么是光电材料？ • 光电材料的定义:光电材料是能把光能转变为电能的一 类能量转换功能材料。 • 光电材料分类 按尺度分类：纳米光电材料、块体光电材料 按用途分类：光电转换材料、光催化材料 按组成分类：有机光电材料、无机光电材料、 有机-无机光电配合物
光电材料的类型 有机光电材料
光致变色材料的应用
• 自显影全息记录照相 这是利用光致变色材料的光敏性制作的一种新型 自显影干法照相技术。在透明胶片等支持体上涂一层 很薄的光致变色物质（如螺吡喃、俘精酸酐等），对 其可见光不感光，只对紫外光感光，从而形成有色影 像。这种成像方法分辨率高，不会发生操作误差，而 且影像可以反复录制和消除。