光电功能材料及应用-考试重点ppt课件.pptx

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1、导电材料的分类：电子导电材料：起源于电子的运动离子导电材料：起源于离子的运动电子导电材料导体σ≥105S/m超导体σ无限大半导体σ在10-7~104S/m材料绝缘体半导体导体超导体1在孤立原子中，原子核外的电子具有分立的能量值，或者说电子的能量只能允许有一系列离散的值。电子的（也即原子的）能量被量子化。每一个能量取值叫做一个能级。能级2允许带（允带）：允许被电子占据的能带称为允许带，原子壳层中的内层允许带总是被电子先占满，然后再占据能量更高的外面一层的允许带。满带：被电子占满的允许带称为满带。空带：每一个能级上都没有电子的能带称为空带。3导带

2、：价带以上能量最低的允许带称为导带。价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。禁带：允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。4无机非金属导电机制：电子导电：载流子是电子或电子空穴；离子导电：载流子是离子或离子空位。离子电导机理：导电高分子是指电导率在半导体和导体范围内的高分子材料，也是指其本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。5各原子间的相互作用原来孤立原子的能级发生分裂若有N个原子组成一体，对于原来孤立原子的一个能级，就分裂成N条靠得很近的能级，能带的宽度记作EE～eV的量级若N~10

3、23，则能带中两相邻能级的间距称为能带（energyband）。约为10-23eV。能带理论回顾6半导体导电机理：半导体价带中的电子受激发后从满价带跃到空导带中，跃迁电子可在导带中自由运动，传导电子的负电荷。同时，在满价带中留下空穴，空穴带正电荷，在价带中空穴可以按照电子运动相反的方向运动而传导正电荷。因此，半导体的导电来源于电子和空穴的运动，电子和空穴都是导电的载流子。激发既可以是热激发，也可以是半导体中非热激发，通过激发，半导体产生载流子，从而导电。7半导体种类按成分元素半导体：本征，掺杂化合物半导体：合金，化合物，陶瓷，有机高分子本征半

4、导体(<10-9)掺杂半导体(n,p)(>10-9)按杂质含量81.n型半导体又称n型半导体。本征半导体Si、Ge等的四个价电子，与另四个原子形成共价结合，当掺入少量五价的杂质元素（如P、As等）时，就形成了电子型半导体，2.p型半导体四价的本征半导体Si、Ｇe等掺入少量三价的杂质元素（如Ｂ、Ga、In等）时，就形成空穴型半导体，又称p型半导体。例：硅掺入磷后成了n型半导体9p-n结一.p-n结的形成在n型半导体基片的一侧掺入较高浓度的面附近产生了一个内建阻止电子和空穴进一步扩散。电子和空穴的扩散，在p型和n型半导体交界p型半导体(补偿作用)

5、。受主杂质，（电）场该区就成为n型p型10内建场大到一定程度，不再有净电荷的流动，达到了新的平衡。在p型和n型交界面附近形成的这种特殊结构称为p-n结（阻挡层，耗尽层），其厚度约为0.1m。p-n结p型n型11由于p-n结的存在，电子的能量应考虑进势垒带来的附加势能。这使电子能带出现弯曲：第一代电子材料：Si,Ge第二代电子材料：III-V族化合物GaAs,GaP,InP第三代电子材料：SiC,BN,GaN,AlN,ZnSe,金刚石等宽带半导体。12二、超导特性1、完全导电性2、完全抗磁性（反磁性）在超导态下，超导体内没有磁力线通过，磁场强

6、度恒为零，这种现象称为超导体的完全抗磁性，或称迈斯纳效应。此时电流只通过导体表面。某些物质当冷却到临界温度以下时，同时产生零电阻率和排斥磁场的能力，这种现象被称为超导电性，该类材料称为超导体或超导材料。一、超导定义13三、超导体的临界条件1、临界温度TC2、临界磁场强度HC3、临界电流密度JC在无外磁场条件下使超导体通电，当电流密度超过一定值后，超导体失去超导电性而恢复正常态。破坏超导态的最小电流密度称为临界电流密度JC.14常见的非线性光学现象：①光学整流②产生高次谐波③光学混频④受激拉曼散射⑤自聚焦⑥光致透明有机二阶NLO分子的设计原则：

7、(1)分子不具有对称中心(2)分子具有π共轭的电子体系(3)分子内存在电荷转移(4)透明性和光学非线性性能15激光英文名：LASER(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation)受激辐射的光放大“镭射”、“莱塞”中文名：1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”《奇异的激光》——小学五年级语文课文16(b)：受激吸收处于低能级态的原子在一定条件下的辐射场作用下，吸收一个光子，跃迁到高能级态；宏观表现：光被吸收(a)：自发辐射处于

8、高能级态的原子自发跃迁到低能级态，并同时向外辐射出一个光子；宏观表现：发光17(c)：受激辐射处于高能级态的原子在一定条件下的辐射场作用下，跃迁到低能级态，并同时辐