酞菁类有机光导体的发展现状和发展前景探析

酞菁类有机光导体的发展现状和发展前景探析摘要：酞菁类有机光导体是新型的光导材质，被广泛应用于办公器材的制作中。对酞菁类有机光导体的结构性能、光电性能、分子聚集性能作了相应的分析与研究，探讨了酞菁类有机光导体的发展现状和应用前景。

关键词：酞菁类有机光发展现状前景

办公设备应用领域中的一个重要技术分支就是静电复印技术，该技术的核心组成元素是光导材料，它决定了感光体的性能。早期所使用的感光材料是硒、硫化镉等无机物。但是这些物体具有环境污染大、毒性强、价格昂贵的缺点，因而，已经被价格更为低廉、更环保、易于规模化生产的有机导体所代替，开辟了有机导体发展和应用的新时代。目前，有机导体总共有四大类，分别包括方酸类、酞菁类、偶氮类及酰胺类，它们占据了光电材料的大部分市场。由于酞菁类化合物对于近红外有较高的敏感度，并且具有环保、毒性小、光谱响应较宽等优点而被广泛应用。在早期，酞菁类主要被应用于制作颜料，随着科学技术的发展，酞菁类化合物的特殊性质被进一步的开发和应用，将其从传统的印染行业带入了高新技术领域。

1 酞菁类有机光导电体的性质及结构特点

酞菁类化合物最早是由Braun于1907年合成的，之后，由Linstead 提出将H2Pc为基础的所有有机物都以酞菁命名。根据酞菁化合物的

化学组成成分，可以将其视作由四氮杂卟啉衍生出来的，其中心氮原子具有碱性，N-H 键具有酸性，能够接受两个质子生成二价正离子，在强碱作用下失去两个质子生成二价负离子。酞菁类化合物内有一个空穴，能够容纳铜、铁、铝、镍、钴、钠、镁等金属元素。酞菁类本身是由一个具有18个P电子的大P体系,分子中的苯环很少发生变形，各个碳-氮键的长度几乎相等。对红外光表现出极强的吸收性，是酞菁类化合物的一大优势，其固体形式根据颗粒大小、结晶形式、中心金属的不同，颜色也表现出由青蓝色到青铜色的变化。除了具有较好的红外光吸收功能之外，酞菁类化合物还具有很好的磁性、结晶性、光学性、光导电性等化学性质。

2 酞菁类光导电体的光电性能

暗衰值、光敏性决定了光导体的光导性能。其中，光敏性的参考值是由半曝光能量E1/2、饱和充电电压Vmax、残余电位Vr、暗衰Rd（Dark dekay）决定的。表1中所给出的种种酞菁化合物的光电数据，会由于晶型的不同，而相异。并且，在实验过程中，往往会由于评估方法、制备条件等因素的作用，而得出与理论相偏差的数值，也就很难对不同的酞菁化合物的光电导性作出较为科学、合理的的比

较。表1显示了酞菁类化合物具有较大的暗衰变化幅度。其中，金属酞菁的暗衰变化较大，尤其是含有金属氧化物及金属氯化物的酞菁，其暗衰值变化更大，如-TiOPc的暗衰变化值达到了85Vs；而无金属酞菁的暗衰变化相对较小，如-H2Pc的暗衰值为2.5V/s；酞菁类化合物导电性的增加，可以从在其化合物的中心引入金属离子，尤其是引入金属氢氧化物、氯化物等，增大暗衰值，使得氧原子与氯原子在酞菁分子之间架起一座沟通的桥梁，增加电子的流动性，加大暗衰速度，从而增强其导电性。

3 酞菁类有机光导体的分子聚集性能

对于光导性产生影响的另一个因素就是分子聚集特性，通过粉末X衍射、固体吸收、LB膜技术进行聚集态的研究。在光导电材料中，晶态种类最多的是酞菁类化合物。由、、铜酞菁的X-射线衍射图和固态吸收光谱可以得出，分子堆积方式的不同，CuPc的晶体结构也是不同的。酞菁类化合物的光敏性受到各种因素的影响，如温度、电场等，其中，温度影响着Onsager的速度，而电场则起着促进主要载流子产生过程及加速Onsager的离解过程的作用。

4 酞菁类有机光导电体的发展现状与应用前景

酞菁化合物其自身所具有的光导性和半导体性，是其能够在光导体中得到广泛应用的重要原因。1948年，Vartanyan和Eley共同提出了酞菁化合物的半导体性能，他们指出，温度决定了酞菁类化合物及

金属衍生物的电阻率；之后，又有人对酞菁类化合物的光导性能作了相应的研究，直至60年代后期，研究出了酞菁化合物的光导体及将酞菁应用于电子传输和空穴传输光体的电荷产生层中。

我国对于有机光导材料的研究始于20世纪60年代初期，随着近年来对于有机光导材料的研究，使得其逐渐取代了无机光导材料的市场份额，而成为光导材料的主导性选材。之前采用酞菁铜颜料作激光用的载流子发生材料，而后又开发出了新型的晶型-m型，用此种晶型的酞菁作CGM和以腙为材料制作而成的电荷传输类材的感光体，使得波长为650～850之间的E1/2，能够达到0.24～0.30J/cm2。1988年，汪茫利用光生材料的复合，极大的提高了的光敏性；在国家的“863”项目中，分别以酞菁、腙为电荷的产生及传输材料的有机光导体研究基本上实现了小型工业化。与传统的无机光导体相比，有机光导体材料制作工艺简单，环保无毒，价格低廉，能够承受能力低的暗衰特性，因而被广泛应用于激光打印机、各类复印机中。

5 结语

总之，科学技术的发展促使新型的有机光导材料不断产生。酞菁类化合物作为主要的电荷产生材料，自产生之后就得到了广泛的应用，其光导特性除了与中心金属离子类型有关之外，还与分子结构、结晶的粒度、结晶的形态等有密切关系，对光导性能也会产生重要影响。基于分子水平之上的有机光导体的分子结构及光电性能的研究，对于酞菁类化合物材料建立和开发具有重大意义，未来酞菁类有机光

导体的研究方向将会朝着低暗衰、高灵敏度、长使用寿命的方向发展。

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