有機(jī)光電材料.課件

有機(jī)光電材料主講人：牛小玲有機(jī)光電材料的概念及類型有機(jī)光電材料：指具有光電轉(zhuǎn)換功能的有機(jī)材料；及具有光、電特性的有機(jī)材料。也指用于制造各種光電設(shè)備的材料。

光能電能本次介紹的有機(jī)光電材料：

(1)導(dǎo)電高分子材料（復(fù)印機(jī)的原理）

(2)光電轉(zhuǎn)換材料（太陽能電池、紅外探測(cè)器）

(3)電致發(fā)光材料(LED顯示器）

(4)液晶（電光、光色效應(yīng)）

導(dǎo)電高分子聚合物是分子型材料，原子與原子間通過共享價(jià)電子形成共價(jià)鍵而構(gòu)成分子，共價(jià)鍵屬于定域鍵，價(jià)電子只能在分子內(nèi)的一定范圍內(nèi)自由遷移，缺少可以長距離遷移的自由電子，因此，高分子材料屬于絕緣材料的范疇。導(dǎo)電高分子材料1977年，美國化學(xué)家MacDiarmid，物理學(xué)家Heeger和日本化學(xué)家Shirakawa首次發(fā)現(xiàn)摻雜碘的聚乙炔具有金屬的特性。并因此獲得2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。將Ziggler—Natta催化劑溶于甲苯中，冷卻到-78度,通入乙炔，可在溶液表面生成順式的聚乙炔薄膜。摻雜后電導(dǎo)率達(dá)到105S/cm量級(jí)。

2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主美國物理學(xué)家Heeger

美國化學(xué)家MacDiarmid

日本化學(xué)家Shirakawa

導(dǎo)電高分子

迄今為止，國內(nèi)外對(duì)結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子研究得較為深入的品種有聚乙炔、聚對(duì)苯硫醚、聚對(duì)苯撐、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。

其中以摻雜型聚乙炔具有最高的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率可達(dá)5×103～104Ω-1·cm-1（金屬銅的電導(dǎo)率105Ω-1·cm-1）。但是其環(huán)境穩(wěn)定性問題至今解決不好，影響了其使用。環(huán)境穩(wěn)定性好的聚苯胺、聚吡咯（德國BASF公司已批量生產(chǎn)）、聚噻吩目前成為導(dǎo)電高分子的三大品種。電導(dǎo)率σσ=1/ρ

（S/cm）標(biāo)定材料的導(dǎo)電性能電導(dǎo)率(S/cm)106104102110-210-410-610-810-1010-1210-1410-1610-18銀、銅、鐵金屬半導(dǎo)體絕緣體銦、鍺硅溴化銀玻璃金剛石硫石英導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子復(fù)合型導(dǎo)電高分子本征導(dǎo)電高分子（結(jié)構(gòu)導(dǎo)電高分子）電子導(dǎo)電聚合物離子導(dǎo)電聚合物氧化還原型導(dǎo)電聚合物高分子本身具備傳輸電荷的能力載流子?導(dǎo)電的基本概念載流子材料在電場(chǎng)作用下能產(chǎn)生電流是由于介質(zhì)中存在能自由遷移的帶電質(zhì)點(diǎn)，這種帶電質(zhì)點(diǎn)被稱為載流子。常見的載流子包括：自由電子、空穴、正負(fù)離子，以及其它類型的荷電微粒。載流子的密度是衡量材料導(dǎo)電能力的重要參數(shù)之一。本征型導(dǎo)電高分子材料（電子導(dǎo)電）電子導(dǎo)電高分子：具有共軛π鍵，其本身或經(jīng)過“摻雜”后具有導(dǎo)電性的一類高分子材料。電子導(dǎo)電高分子的特點(diǎn)：高分子鏈上有共軛π鍵

n聚乙炔Nn聚吡咯Sn聚噻吩n聚對(duì)苯nCH

CH

聚苯乙炔nNH聚苯胺結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

純凈的電子導(dǎo)電聚合物本身導(dǎo)電率并不高，必須經(jīng)過摻雜才具備高的導(dǎo)電性。

摻雜是向空軌道注入電子，或是從充滿軌道拉出電子，改變?chǔ)须娮幽軒У哪芗?jí)，出現(xiàn)半充滿能帶，減小能量差，減小電子或空穴遷移的阻力。

？涉及電子轉(zhuǎn)移的過程采用何種物質(zhì)摻雜？導(dǎo)電高分子的摻雜途徑

——正摻雜與負(fù)摻雜氧化（正摻雜）(p-doping):

[CH]n+3x/2I2

——>[CH]nx++xI3-

[CH]n

+xNa——>[CH]nx-+xNa+

電子受體，氧化劑還原（負(fù)摻雜）(n-doping):從價(jià)帶中拉出一個(gè)電子通過氧化還原反應(yīng)完成電子轉(zhuǎn)移過程復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的結(jié)構(gòu)組成聚合物基體材料+導(dǎo)電填充物將導(dǎo)電顆粒牢固地粘結(jié)在一起，使導(dǎo)電高分子具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性，同時(shí)它還賦于材料加工性。提供載流子的作用，它的形態(tài)、性質(zhì)和用量直接決定材料的導(dǎo)電性。按聚合物基體材料不同分類導(dǎo)電塑料------聚乙烯、聚丙烯、聚酯及聚酰胺導(dǎo)電橡膠------氯丁橡膠、硅橡膠導(dǎo)電纖維------聚酰胺、聚酯、腈綸導(dǎo)電膠粘劑------環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等導(dǎo)電涂料------有機(jī)硅樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂導(dǎo)電填充材料碳系填料（炭黑、石墨、碳纖維等）金屬系填料（金、銀、銅、鎳粉等）金屬氧化物填料（氧化錫、氧化鈦等）導(dǎo)電聚合物填料（聚吡咯、聚噻吩，密度小，相容性好）導(dǎo)電性能的應(yīng)用炭黑/硅橡膠構(gòu)成的導(dǎo)電橡膠：用于動(dòng)態(tài)電接觸器件的制備，如：計(jì)算機(jī)鍵盤的電接觸件飛機(jī)機(jī)輪上通常裝有搭地線，也有用導(dǎo)電橡膠做機(jī)輪輪胎的，著陸時(shí)它們可將機(jī)身的靜電導(dǎo)入地下靜電復(fù)?。骸．?dāng)硒鼓（導(dǎo)電高分子）充電以后，經(jīng)過光照處理，照光的部分電荷就會(huì)消失，文字、圖像等遮光的地方，電荷不會(huì)消失。當(dāng)復(fù)印的黑粉撒到硒鼓上時(shí)，有文字、圖像的地方由于相對(duì)應(yīng)的硒鼓帶電，可以吸引黑粉，這樣就可把原稿上的字或圖轉(zhuǎn)印到一張白紙上。

有機(jī)太陽能電池

當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來越多的國家開始開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。而太陽能電池便是一個(gè)很好的應(yīng)用。無機(jī)：這種無機(jī)原料太陽能電池造價(jià)昂貴，因而與其他一些能源發(fā)電比起來缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。(縱然如此研究者也不在少數(shù))有機(jī)：未來太陽能電池的主流發(fā)展方向強(qiáng)調(diào)的是更輕便、更靈活，最重要的是，更便宜。因而目前有機(jī)太陽能的現(xiàn)狀是：研究機(jī)構(gòu)紛紛投身研究有機(jī)太陽能，企業(yè)也紛紛涉足有機(jī)太陽能。太陽能電池的定義

太陽能電池是太陽能光伏發(fā)電的基礎(chǔ)和核心，是一種光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?，用適當(dāng)?shù)墓庹赵谏线呏笃骷啥藭?huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。典型的太陽電池是一個(gè)p-n結(jié)半導(dǎo)體二極管。

◆p-n結(jié)的形成過程(N型半導(dǎo)體中含有較多的空穴，而P型半導(dǎo)體中含有較多的電子，這樣，當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí)，就會(huì)在接觸面形成電勢(shì)差，這就是P-N結(jié))。

◆光生載流子－電子／空穴對(duì)的產(chǎn)生◆“光生電壓”及“光生電流”的產(chǎn)生p-n結(jié)“光生載流子”

的產(chǎn)生光子把電子從價(jià)帶(束縛)激發(fā)到導(dǎo)帶(自由)，并在價(jià)帶內(nèi)留下一個(gè)/空穴(自由)－產(chǎn)生了自由電子－空穴對(duì)“光生電壓”的產(chǎn)生自由電子和空穴擴(kuò)散進(jìn)入p-n結(jié)，n-p結(jié)作用下，分別在n區(qū)和p區(qū)形成電子和空穴的積累太陽電池

有機(jī)太陽能電池的分類肖特基型有機(jī)太陽能電池第一個(gè)有機(jī)光電轉(zhuǎn)化器件是由Kearns和Calvin在1958年制備的，其主要材料為鎂酞菁（MgPc）染料，染料層夾在兩個(gè)功函數(shù)不同的電極之間。在這種有機(jī)半導(dǎo)體器件中，電子在光照下被從HOMO能級(jí)激發(fā)到LUMO能級(jí)，產(chǎn)生一對(duì)電子和空穴。電子被低功函數(shù)的電極提取，空穴則被來自高功函數(shù)電極的電子填充，由此在光照下形成光電流。二雙層膜異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽能電池柯達(dá)公司的鄧青云博士，采用的有機(jī)材料主要還是具有高可見光吸收效率的有機(jī)染料。鄧青云的器件之核心結(jié)構(gòu)是由四羧基苝的一種衍生物（又稱作PV）和銅酞菁（CuPc）組成的雙層膜。這種太陽能電池又叫做p-n異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽能電池。在雙層膜結(jié)構(gòu)中，p-型半導(dǎo)體材料（電子給體（Donor），以下簡(jiǎn)記為D）和n-型半導(dǎo)體材料（電子受（Acceptor），以下簡(jiǎn)記為A）先后成膜附著在正負(fù)極上D層或者A層受到光的激發(fā)生成激子，激子擴(kuò)散到D層和A層界面處發(fā)生點(diǎn)電荷分離生成載流子，然后電子經(jīng)A層傳輸?shù)诫姌O，空穴經(jīng)D層傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的電極。

雙層膜結(jié)構(gòu)化合物器件示意圖三混合異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽能電池所謂“混合異質(zhì)結(jié)”，就是將給體材料和受體材料混合起來，通過共蒸或者旋涂的方法制成一種混合薄膜。其給體和受體在混合膜里形成一個(gè)個(gè)單一組成的區(qū)域，在任何位置產(chǎn)生的激子都可以通過很短的路徑到達(dá)給體與受體的界面（即結(jié)面），電荷分離的效率得到了提高。同時(shí)，在界面上形成的正負(fù)載流子亦可通過較短的途徑到達(dá)電極，從而彌補(bǔ)載流子遷移率的不足。材料分類硅太陽能無機(jī)化合物半導(dǎo)體太陽能(硫化鎘-硫化亞銅，砷化鎵等)敏化納米晶太陽能(染料敏化太陽能)有機(jī)化合物太陽能以酞菁等等為集體材料制成的太陽能(小分子有機(jī)物太陽能)塑料太陽能(高分子多聚物太陽能)材料種類有機(jī)太陽能電池簡(jiǎn)介

廣泛的講有機(jī)太陽能電池主要是利用有機(jī)小分子或有機(jī)高聚物來直接或間接將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?。有機(jī)太陽能電池發(fā)展簡(jiǎn)史有機(jī)太陽能電池是一種正在進(jìn)行研究的新型電池。有機(jī)太陽能電池這個(gè)概念貌似很新，但其實(shí)它的歷史也不短——跟硅基太陽能電池的歷史差不多。第一個(gè)有機(jī)光電轉(zhuǎn)化器件是由Kearns和Calvin在1958年制備的，其主要材料為鎂酞菁(MgPc)染料，染料層夾在兩個(gè)功函數(shù)不同的電極之間。在那個(gè)器件上，他們觀測(cè)到了200mV的開路電壓，光電轉(zhuǎn)化效率低得讓人都不好意思提。單結(jié)非晶硅薄膜電池的最高轉(zhuǎn)換效率為16.6%

1986年，柯達(dá)公司的鄧青云博士.光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到1％左右。時(shí)至今日這種雙層膜異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)仍然是有機(jī)太陽能電池研究的重點(diǎn)之一。

1992年，土耳其人Sariciftci發(fā)現(xiàn)，激發(fā)態(tài)的電子能極快地從有機(jī)半導(dǎo)體分子注入到C60分子而反向的過程卻要慢得多1993年，Sariciftci在此發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上制成PPV/C60雙層膜異質(zhì)結(jié)太陽能電池。2007《Science》AlanJ.Heeger等“使有機(jī)薄膜太陽能電池的單元轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了全球最高――6.5％”。大阪大學(xué)(2008年3月27～30日)成功開發(fā)出了單元轉(zhuǎn)換效率高達(dá)5.3％的有機(jī)固體太陽能電池。2015年使模塊轉(zhuǎn)換效率為15％的有機(jī)太陽能電池實(shí)現(xiàn)實(shí)用化

有機(jī)小分子化合物

有機(jī)大分子化合物

2003年,Takahashi等人將聚噻吩衍生物PTh與光敏劑卟啉H2PC共混后與芘衍生物PV制成雙層膜器件,在430nm處的能量轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)到了2.91%。模擬葉綠素分子結(jié)構(gòu)材料

科納卡技術(shù)在2009年2月于日本舉行的“PVEXPO2009第二屆國際太陽能電池展”上展出了利用卷對(duì)卷方式制造的多種有機(jī)薄膜太陽能電池模塊。展示了利用柔性特點(diǎn)封裝于皮包中，或作為電子紙的電源加以利用的試制品電致發(fā)光電致發(fā)光(electroluminescence,EL)是指發(fā)光材料在電場(chǎng)的作用下，受到電流的激發(fā)而發(fā)光的現(xiàn)象。主要是無機(jī)化合物的半導(dǎo)體材料。在過去的20多年里，p-n結(jié)無機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光二極管(light-emittingdiode,LED)得到了很大的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對(duì)可見光譜的覆蓋，發(fā)光效率超過了白熾燈。由于無機(jī)LED器件具有結(jié)構(gòu)牢固、驅(qū)動(dòng)電壓低、使用壽命長、效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn)，得到了非常廣泛的實(shí)用。但是無機(jī)LED器件的制作成本較高，加工困難，效率低下，發(fā)光顏色不易調(diào)節(jié)，也比較難以實(shí)現(xiàn)全色，其進(jìn)一步的發(fā)展受到了很大的限制。有機(jī)電致發(fā)光材料

有機(jī)電致發(fā)光(OLE)就是指有機(jī)材料在電流或電場(chǎng)的激發(fā)作用下發(fā)光的現(xiàn)象。根據(jù)所使用的有機(jī)電致發(fā)光材料的不同,人們有時(shí)將利用有機(jī)小分子為發(fā)光材料制成的器件稱為有機(jī)電致發(fā)光器件,簡(jiǎn)稱OLED;而將利用高分子作為電致發(fā)光材料制成的器件稱為高分子電致發(fā)光器件,簡(jiǎn)稱PLED。但通常將兩者籠統(tǒng)地稱為有機(jī)電致發(fā)光器件,也簡(jiǎn)稱OLED。有機(jī)電致發(fā)光的研究歷史

(1)1963年P(guān)ope等發(fā)現(xiàn)有機(jī)材料單晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象；(2)1977年Chiang等發(fā)現(xiàn)具有高度共軛結(jié)構(gòu)聚乙炔的導(dǎo)電特性；(3)1982年Vincett將有機(jī)電致發(fā)光的工作電壓降至30V；(4)1987年Tang等人首先報(bào)道8一羥基喹啉鋁薄膜的電致發(fā)光；(5)1990年Friend等報(bào)告在低電壓下高分子PPV的電致發(fā)光現(xiàn)象；(6)1992年Heeger等發(fā)明用塑料作為襯底柔性高分子電致發(fā)光器件；有機(jī)電致發(fā)光的研究歷史

(7)1992年Uchida等發(fā)現(xiàn)藍(lán)光材料聚烷基芴；(8)1994年Burn等制備共軛--非共軛單體聚合得到的交替型嵌段共聚物；(9)1995年Fou等提出制備OLED的多層自組裝技術(shù)；(10)1997年Forrest等發(fā)現(xiàn)電致磷光現(xiàn)象,突破了有機(jī)電致發(fā)光材料量子效率低于25%的限制；(11)1998年Kido等實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光白光；(12)1998年Hebner等發(fā)明噴墨打印法制備電致發(fā)光器件；(13)2003年交聯(lián)法制備多層高分子電致發(fā)光器件。

OLED的基本工作原理OEL發(fā)光屬于注入式發(fā)光,即由陽極注入的空穴和陰極注入的電子,在發(fā)光層復(fù)合后產(chǎn)生激子,激子自身通過光輻射形式釋放光子回到基態(tài),或?qū)⒛芰總鬟f給發(fā)光層分子,激發(fā)發(fā)光材料的電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài),然后以光輻射躍遷形式返回基態(tài)。OLED的基本工作原理其發(fā)光過程概括為以下五個(gè)階段:載流子的注入,電子和空穴分別從陰極和陽極注入夾在電極之間功能薄膜發(fā)光層中;載流子的傳輸,載流子分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移;雙分子復(fù)合,空穴和電子在發(fā)光層中相遇、復(fù)合;激發(fā)子的能量傳遞給發(fā)光材料,使電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài);激發(fā)態(tài)能量通過輻射失活,產(chǎn)生光子,釋放能量回到基態(tài)。高分子作為電致發(fā)光材料

高分子電致發(fā)光材料均為含有共軛結(jié)構(gòu)的高聚物材料。目前廣泛研究并常用的高分子電致發(fā)光材料主要有以下幾類：聚苯撐乙烯類(PPVs)、聚乙炔類(PAs)、聚對(duì)苯類(PPPs)、聚噻吩類(PTs)、聚芴類(PFs)和其他高分子電致發(fā)光構(gòu)料。下面簡(jiǎn)單介紹其中幾種材料。高分子作為電致發(fā)光材料

聚對(duì)苯乙烯撐(PPvs)是第一個(gè)被報(bào)道用作發(fā)光層制備電致發(fā)光器件的高分子，也是20年來研究的最多的高分子電致發(fā)光材料之一。幾種PPVs的結(jié)構(gòu)

聚乙炔是第一個(gè)顯示有金屬傳導(dǎo)性的共軛聚合物，但其電致發(fā)光效率卻很低。人們利用烷基和芳香基團(tuán)取代氫原子或采用共聚合的方法合成了一些發(fā)光效率較好的聚乙塊的衍生物。

烷基和苯基取代聚乙炔高分子作為電致發(fā)光材料PPPs材料由于其帶寬較高，是一類可發(fā)藍(lán)光的材料，加之其良好的熱穩(wěn)定性和較高的發(fā)光效率，因此是一類重要的電致發(fā)光材料。高分子作為電致發(fā)光材料

聚噻吩PTs及其衍生物作為一類重要的共軛聚合物因其摻雜前后良好的穩(wěn)定性，容易進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，其電化學(xué)性質(zhì)可控，在光學(xué)、電學(xué)、光電轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換等方面已有廣泛的研究和應(yīng)用，是僅次于PPV的高分子材料。Poly(p-phenylenevinylene)(PPV)derivatives常見的電致發(fā)光高分子材料Lightemittingpolymers彩色表示其發(fā)光顏色經(jīng)典材料8-羥基喹啉鋁（綠光532nm）LiB(mq)4(藍(lán)光470nm）聚苯乙烯撐（黃綠）聚噻吩（紅光）聚對(duì)苯撐和聚烷基芴（藍(lán)光）紅外探測(cè)器任何溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)產(chǎn)生紅外輻射。如何檢測(cè)它的存在，測(cè)定它的強(qiáng)弱并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?多數(shù)情況是轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?以便應(yīng)用，就是紅外探測(cè)器的主要任務(wù)。紅外探測(cè)器是紅外系統(tǒng)中最關(guān)鍵的元件之一。紅外探測(cè)器所用的材料是制備紅外探測(cè)器的基礎(chǔ)，沒有性能優(yōu)良的材料就制備不出性能優(yōu)良的紅外探測(cè)器。紅外探測(cè)器分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。熱探測(cè)器工作原理：熱探測(cè)器吸收紅外輻射后產(chǎn)生溫升，然后伴隨發(fā)生某些物理性能的變化。測(cè)量這些物理性能的變化就可以測(cè)量出它吸收的能量或功率。常見的類型：常利用的物理性能變化有下列四種，利用其中一種就可以制備一種類型的熱探測(cè)器。1.熱敏電阻熱敏物質(zhì)吸收紅外輻射后，溫度升高，阻值發(fā)生變化。阻值變化的大小與吸收的紅外輻射能量成正比。利用物質(zhì)吸收紅外輻射后電阻發(fā)生變化而制成的紅外探測(cè)器叫做熱敏電阻。熱敏電阻常用來測(cè)量熱輻射，所以又常稱為熱敏電阻測(cè)輻射熱器。生物蛋白質(zhì)、DNA熱釋電探測(cè)器有些晶體，如硫酸三甘肽，鉭酸鋰和鈮酸鍶鋇等，當(dāng)受到紅外輻射時(shí)，溫度升高，在某一晶軸方向上產(chǎn)生電壓。電壓大小與吸收紅外輻射的功率成正比。有機(jī)材料PVDF聚偏二氟乙烯及其共聚物。光子探測(cè)器光子探測(cè)器吸收光子后，發(fā)生電子狀態(tài)的改變，從而引起幾種電學(xué)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為光子效應(yīng)。測(cè)量光子效應(yīng)的大小可以測(cè)定被吸收的光子數(shù)。利用光子效應(yīng)制成的探測(cè)器稱為光子探測(cè)器。光電導(dǎo)探測(cè)器的分類光電導(dǎo)探測(cè)器可分為單晶型和多晶薄膜型兩類。多晶薄膜型光電導(dǎo)探測(cè)器的種類較少，主要的有響應(yīng)于1~3微米波段的FbS、響應(yīng)于3~5pm波段的PbSe和PbTe(PbTe探測(cè)器，有單晶型和多晶薄膜型兩種)。單晶型光電導(dǎo)探測(cè)器，早期以銻化銦(InSb)為主，只能探測(cè)7微米以下的紅外輻射，后來發(fā)展了響應(yīng)波長隨材料組分變化的銻鎘汞(Hg1-xCdxTe)和銻錫鉛(Pb1-xSnxTe)三元化合物探測(cè)器，在77K溫度下對(duì)8到14微米波段的紅外輻射的探測(cè)率很高。光伏探測(cè)器p-n結(jié)及其附近吸收光子后產(chǎn)牛電子和空穴。在結(jié)區(qū)外，它們靠擴(kuò)散進(jìn)入結(jié)區(qū)；在結(jié)區(qū)內(nèi)，則受結(jié)的靜電場(chǎng)作用電子漂移到n區(qū)，空穴漂移到p區(qū)。n區(qū)獲得附加電子，p區(qū)獲得附加空穴，結(jié)區(qū)獲得一附加電勢(shì)差。它與p-n結(jié)原來存在的勢(shì)壘方向相反，這就要降低p-n結(jié)原有的勢(shì)壘高度，使得擴(kuò)散電流增加，直到達(dá)到新的平衡為止。如果把半導(dǎo)體兩端用導(dǎo)線連結(jié)起來，電路中就有反向電流流過，用靈敏電流計(jì)可以測(cè)量出來；如果p-n結(jié)兩端開路，可用高阻毫伏計(jì)測(cè)量出光生伏特電壓。這就是p-n結(jié)的光伏效應(yīng)。利用光伏效應(yīng)制成的紅外探測(cè)器稱為光伏探測(cè)器(簡(jiǎn)稱PV器件)。光磁電探測(cè)器在樣品橫向加一磁場(chǎng)，當(dāng)半導(dǎo)體表面吸收光子后所產(chǎn)生的電子和空穴隨即向體內(nèi)擴(kuò)散，在擴(kuò)散過程中由于受橫向磁場(chǎng)的作用，電子和空穴分別向樣品兩端偏移，在樣品兩端產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象叫做光磁電效應(yīng)。利用光磁電效應(yīng)制成的探測(cè)器稱為光磁電探測(cè)器(簡(jiǎn)稱PEM器件)。熱探測(cè)器與光子探測(cè)器性能比較(1)熱探測(cè)器一般在室溫下工作，不需要致冷；多數(shù)光子探測(cè)器必須工作在低溫條件下才具有優(yōu)良的性能。工作十1—3微米波段的PbS探測(cè)器主要在室溫下工作，但適當(dāng)降低工作溫度，性能會(huì)相應(yīng)提高，在于冰溫度下工作性能最好。(2)熱探測(cè)器對(duì)各種波長的紅外輻射均有響應(yīng)，是無選擇性探測(cè)器；光子探測(cè)器只對(duì)短于或等于截止波長入的紅外輻射才有響應(yīng)，是有選擇性的探測(cè)器。(3)熱探測(cè)器的響應(yīng)率比光子探酗器的響應(yīng)率低1—2個(gè)數(shù)量級(jí)，響應(yīng)時(shí)間比光于探測(cè)器的長得多。液晶

液晶現(xiàn)象是1888年奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾（F.Reinitzer）在研究膽甾醇苯甲酯時(shí)首先觀察到的現(xiàn)象。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該化合物被加熱時(shí)，在145℃和179℃