光导电高分子材料
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Baidu Nhomakorabea
光导电高分子材料
二、光导聚合物的结构类型
1. 线性共轭高分子光导电材料 线性共轭导电高分子材料在可见光区有较 强的光吸收系数，吸收光能后在分子内产生孤 子、极化子和双极化子作为载流子， 因此导电 能力大大增加，表现出很强的光导电性能。 这 类线性共轭高分子作为电子受体，做光电材料 时需要在体系内提供电子受体。
酞菁铜(CuPc)是一种重要的有机半导体和光导 电体。由于其难以溶解，因此长期得不到实际应用。 现在已合成出含有酞菁青铜结构的聚酰胺。 将这 种聚合物与由顺丁烯二酸酐、二苯甲烷二胺合成的 聚胺酰胺酸酯共混，再经酰亚胺化处理，可制得含 酞菁铜基6.9％的聚胺一酰亚胺涂膜，具有良好的 光导电性。
光导电高分子材料
三、光导聚合物的应用
1. 在静电复印和激光打印中的应用
IBM研制用于静电复印和激光打印机的聚 乙烯基咔唑（PVK)与三硝基芴酮的复合 物。
2. 光导材料在图像传感器方面的应用 3. 变色玻璃方面的应用 4. 感光材料方面的应用
常见光导电聚合物
I-电流强度; E-电场强度; e-电子电荷;
l –材料长度; A-材料面积; n-单位体积中载流子密度; m-载流子的迁移率;
其中载流子可以是电子，孔穴，离子。光导电聚 合物中，主要是电子和孔穴。
一、光导电机理与结构的关系
光导电率主要与载流子的密度，迁移率有关。载 流子的迁移率 m = d 2 /Vt （d-材料厚度，电压，漂移时间） 一般以感度（G）来衡量高分子光导电性能。
光导电高分子材料
定义：在无光照射时绝缘体，而在光的作用下 其电导值可以增加几个数量级而变为导体的高 分子材料称之为光导电高分子材料。这种光控 导体在实际应用中有着非常重要的意义。
光 导 电 材 料 无机光导电材料：硒、氧化锌、硫化镉、 砷化硒、非晶体硅等。 有机光电材料:
高分子光电材料 小分子光电材料：如蒽及
一、光导电机理与结构的关系
2.
光导电机理
形成电子-空穴对过程与外加电场强弱无关，所 以电子-空穴对的数量只与吸收的光量子数和光的 激发效率有关。电子-空穴对解离的比率也称为感 度（G）。
D + A
光激发
[D A ]
+ -
电场力
D+ +
A-
一、光导电机理与结构的关系
2. 光导电机理 要提高光电导体的性能必须注意以下几个条件。 （1）在光照条件一定是，光激发率越高，产生的激发 态分子越多，产生电子-空穴队的数目就越多，有利于 提高光电流。增加光敏结构密度和选择光敏化效率高 的材料有利于提高光激发效率。 分子对入射光的平率 要匹配。
其电荷转移络合物
光导电高分子材料
有 机 光 导 电 材 料 线性共轭高分子材料 带有共轭结构的小分子材料 电子给体与受体组合构成的电荷转移 复合物
光导电高分子材料
一、光导电机理与结构的关系
1. 光导电性的测定与影响因素 材料的导电性能一般用导电率表示。定义是单位 电场强度下测出的电流强度： 导电率 （ ）= Il /AE = nem
3. 侧链连接芳香胺或者含氮杂环的光导电材料 含有咔唑结构的聚合物可以是由带有咔唑 基的单体均聚而成，也可以是由带有咔唑基的 单体与其它单体共聚生成，特别是与带有光敏 化结构的共聚物更有特殊的意义。具有这类结 构的光导聚合物中，咔唑基与光敏化结构之间 是通过饱和碳链相连接。
聚乙烯基咔唑
配合物光导电材料
G=
Ip
eI0（1-T）A
Ip —产生的光电流； I0 —入射光强度； T —透过率，A-光照面积。
一、光导电机理与结构的关系
2.
光导电机理
光导电的基础是在光激发下材料内部的载流 子密度能够迅速增加，从而导致电导率增加。 在理想状态下，光材料吸收一个光子后跃迁到 激发态，从而产生能量转移过程，生成一个载流 子，在电场的作用下载流子移动产生光电流。
光导电高分子材料
二、光导聚合物的结构类型
2. 侧链带有大共轭结构的光导电材料 带有大的芳香共轭结构的化合物一般都表 现出较强的光导性质，将这类共轭分子连接到 高分子骨架上则构成光导高分子材料。由于绝 大多数多环芳烃和杂芳烃都有较高的摩尔吸光 系数和量子效率，一次可选原料非常多。
光导电高分子材料
二、光导聚合物的结构类型
一、光导电机理与结构的关系
2.
光导电机理
对于分子型光电材料，形成光导载流子的过 程有以下两步： （1）分子中的基态电子在光的作用下激发，然后 一部分激发态电子通过耗散回到基态；另一部分 发生离子化，形成所谓电子-空穴对。后者对光导 电过程作贡献。 （2）在外加电场的作用下电子-空穴对发生解理， 解理后的空穴或电子作为载流子可以沿电场力作 用方向移动产生光电流。
一、光导电机理与结构的关系
2. 光导电机理
（2）降低辐射和非辐射耗散效率，提高离子化 效率，有利于电子-空穴对的解理。 （3）增加电场强度，使载流子迁移速度加快， 可以降低电子-空穴对重新复合的几率，有利于提高 光流子。
光导电高分子材料
二、光导聚合物的结构类型
物质能够在光作用下改变电导性质必须以其特 定的化学结构作为基础。 从结构上划分，一般认为有三种类型的聚合物 具有光导性质： ①高分子主链中有较高程度的共轭结构。 ②高分子侧链上大的共轭结构，连接多环芳烃。 ③高分子侧链上连接各种芳香胺或者含氮杂环，其 中最重要的是咔唑基，空穴是主要载流子。
光导电高分子材料
二、光导聚合物的结构类型
1. 线性共轭高分子光导电材料 线性共轭导电高分子材料在可见光区有较 强的光吸收系数，吸收光能后在分子内产生孤 子、极化子和双极化子作为载流子， 因此导电 能力大大增加，表现出很强的光导电性能。 这 类线性共轭高分子作为电子受体，做光电材料 时需要在体系内提供电子受体。
酞菁铜(CuPc)是一种重要的有机半导体和光导 电体。由于其难以溶解，因此长期得不到实际应用。 现在已合成出含有酞菁青铜结构的聚酰胺。 将这 种聚合物与由顺丁烯二酸酐、二苯甲烷二胺合成的 聚胺酰胺酸酯共混，再经酰亚胺化处理，可制得含 酞菁铜基6.9％的聚胺一酰亚胺涂膜，具有良好的 光导电性。
光导电高分子材料
三、光导聚合物的应用
1. 在静电复印和激光打印中的应用
IBM研制用于静电复印和激光打印机的聚 乙烯基咔唑（PVK)与三硝基芴酮的复合 物。
2. 光导材料在图像传感器方面的应用 3. 变色玻璃方面的应用 4. 感光材料方面的应用
常见光导电聚合物
I-电流强度; E-电场强度; e-电子电荷;
l –材料长度; A-材料面积; n-单位体积中载流子密度; m-载流子的迁移率;
其中载流子可以是电子，孔穴，离子。光导电聚 合物中，主要是电子和孔穴。
一、光导电机理与结构的关系
光导电率主要与载流子的密度，迁移率有关。载 流子的迁移率 m = d 2 /Vt （d-材料厚度，电压，漂移时间） 一般以感度（G）来衡量高分子光导电性能。
光导电高分子材料
定义：在无光照射时绝缘体，而在光的作用下 其电导值可以增加几个数量级而变为导体的高 分子材料称之为光导电高分子材料。这种光控 导体在实际应用中有着非常重要的意义。
光 导 电 材 料 无机光导电材料：硒、氧化锌、硫化镉、 砷化硒、非晶体硅等。 有机光电材料:
高分子光电材料 小分子光电材料：如蒽及
一、光导电机理与结构的关系
2.
光导电机理
形成电子-空穴对过程与外加电场强弱无关，所 以电子-空穴对的数量只与吸收的光量子数和光的 激发效率有关。电子-空穴对解离的比率也称为感 度（G）。
D + A
光激发
[D A ]
+ -
电场力
D+ +
A-
一、光导电机理与结构的关系
2. 光导电机理 要提高光电导体的性能必须注意以下几个条件。 （1）在光照条件一定是，光激发率越高，产生的激发 态分子越多，产生电子-空穴队的数目就越多，有利于 提高光电流。增加光敏结构密度和选择光敏化效率高 的材料有利于提高光激发效率。 分子对入射光的平率 要匹配。
其电荷转移络合物
光导电高分子材料
有 机 光 导 电 材 料 线性共轭高分子材料 带有共轭结构的小分子材料 电子给体与受体组合构成的电荷转移 复合物
光导电高分子材料
一、光导电机理与结构的关系
1. 光导电性的测定与影响因素 材料的导电性能一般用导电率表示。定义是单位 电场强度下测出的电流强度： 导电率 （ ）= Il /AE = nem
3. 侧链连接芳香胺或者含氮杂环的光导电材料 含有咔唑结构的聚合物可以是由带有咔唑 基的单体均聚而成，也可以是由带有咔唑基的 单体与其它单体共聚生成，特别是与带有光敏 化结构的共聚物更有特殊的意义。具有这类结 构的光导聚合物中，咔唑基与光敏化结构之间 是通过饱和碳链相连接。
聚乙烯基咔唑
配合物光导电材料
G=
Ip
eI0（1-T）A
Ip —产生的光电流； I0 —入射光强度； T —透过率，A-光照面积。
一、光导电机理与结构的关系
2.
光导电机理
光导电的基础是在光激发下材料内部的载流 子密度能够迅速增加，从而导致电导率增加。 在理想状态下，光材料吸收一个光子后跃迁到 激发态，从而产生能量转移过程，生成一个载流 子，在电场的作用下载流子移动产生光电流。
光导电高分子材料
二、光导聚合物的结构类型
2. 侧链带有大共轭结构的光导电材料 带有大的芳香共轭结构的化合物一般都表 现出较强的光导性质，将这类共轭分子连接到 高分子骨架上则构成光导高分子材料。由于绝 大多数多环芳烃和杂芳烃都有较高的摩尔吸光 系数和量子效率，一次可选原料非常多。
光导电高分子材料
二、光导聚合物的结构类型
一、光导电机理与结构的关系
2.
光导电机理
对于分子型光电材料，形成光导载流子的过 程有以下两步： （1）分子中的基态电子在光的作用下激发，然后 一部分激发态电子通过耗散回到基态；另一部分 发生离子化，形成所谓电子-空穴对。后者对光导 电过程作贡献。 （2）在外加电场的作用下电子-空穴对发生解理， 解理后的空穴或电子作为载流子可以沿电场力作 用方向移动产生光电流。
一、光导电机理与结构的关系
2. 光导电机理
（2）降低辐射和非辐射耗散效率，提高离子化 效率，有利于电子-空穴对的解理。 （3）增加电场强度，使载流子迁移速度加快， 可以降低电子-空穴对重新复合的几率，有利于提高 光流子。
光导电高分子材料
二、光导聚合物的结构类型
物质能够在光作用下改变电导性质必须以其特 定的化学结构作为基础。 从结构上划分，一般认为有三种类型的聚合物 具有光导性质： ①高分子主链中有较高程度的共轭结构。 ②高分子侧链上大的共轭结构，连接多环芳烃。 ③高分子侧链上连接各种芳香胺或者含氮杂环，其 中最重要的是咔唑基，空穴是主要载流子。