光功能高分子材料分类和应用.ppt

电子受体 接受激发到导带中的电子转移，使空穴和电子对分开，空穴作为载流子 电子给体 将材料中的空穴填满，留下自由电子作为载流子 本征光生载流子：材料吸光产生新的载流子 需要的光子能量较高，如聚乙烯咔唑（PVK） 需要吸收紫外线才能激发出本征型载流子。 非本征光生载流子：解离过程需要在分子内或分子间具有电子受体或电子给体 电子受体或电子给体激发能较低，称为敏化剂。 电子受体 接受激发到导带中的电子转移，生成电荷转移络合物。 三硝基芴酮 四腈代二甲基对苯醌 四氯苯醌 四腈基乙烯 电子给体 有机颜料（色素），孔雀绿、结晶紫等。自身的光谱吸收在可见光区，吸光后将其价带电子从价带激发到导带。相邻光导电聚合物中价带电子转移到色素空出来的最高占有轨道，完成电荷转移，留下空穴作为载流子。 3. 光导电聚合物的结构类型 （1） 高分子主链中有较高程度的共轭结构 载流子为自由电子 线形共轭导电高分子材料，在可见光区有很高的吸收系数，吸光后产生载流子，光导电能力大大增加，光导电性质强 稳定性和加工性差 没有获得广泛应用 聚苯乙炔、聚噻吩研究较多 （2） 高分子侧链上连接多环芳烃，萘基、蒽基、吡基 蒽研究较多 在紫外线部分显示光导电性 合成较难，膜较脆 蒽基 萘基 吡基 （3） 高分子侧链上连接芳香胺基或含氮杂环 咔唑基最重要 通过带咔唑基的单体均聚或共聚合成 优点：可设计性较强 4. 光导电聚合物的应用 静电复印 激光打印 光电传感器 光敏电阻 光电池 最重要 （1）静电复印 充电：在暗处用电晕装置对感光鼓充电，使其表面均匀的带上一定极性和数量的静电荷，即具有一定的电位。 曝光： 暗处电阻大，绝缘体；明处电阻小，导体。曝光，光照区表面电荷放电消失，无光照区，电荷保持，形成表面电位随图像明暗变化而起伏的静电潜像。 充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁、放电 显影：用带电色粉使感光鼓上的静电潜像转变为可见的色粉图像，色粉所带电荷与感光鼓表面的电荷极性相反。显影时色粉被吸附。静电潜像电位高的部分，吸附色粉的能力越强，反之相反。不可见的静电潜像变成了可见的与原稿浓淡一致的不同灰度层次的色粉图像。 转印：用转印电晕在复印纸背面充上与色粉相反的电荷，将复印纸紧贴感光鼓，由于转印电晕的电场力比感光鼓吸附色粉的电场力强得多，感光鼓上的色粉图像就转移到复印纸上。 分离：用分离电晕、分离爪等将复印纸从紧贴的感光鼓上剥离。 定影：把复印纸上的不稳定的、可抹掉的色粉图像固着。通过转印、分离转移到复印纸上的图像，并未与复印纸融为一体，易被擦掉。通过加热加压，使墨粉中的热固性树脂固化，使墨粉牢牢的粘附在复印纸上。 清洁：用刮板、毛刷或清洁辊清除感光鼓表面残留的色粉 消电：用全面曝光或消电电晕对感光鼓进行反极性充电消除感光鼓表面残余电荷，以免影响后续复印过程 （2）光电传感器 烟尘浊度监测仪：防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一。为了消除工业烟尘污染，首先要知道烟尘排放量，因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。 把光敏电阻连接到外电路中，在外加电压的作用下，用光照射就能改变电路中电流的大小。灵敏度高，光谱特性好，光谱响应可从紫外区到红外区范围内，体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜，因此应用比较广泛。 （3）光敏电阻 一、光刻工艺 5.3 光致抗蚀剂 光刻胶（photoresist）：又称光致抗蚀剂，由感光树脂、光敏剂和溶剂三部分组成的对光敏感的混合液体。 光刻即光刻腐蚀 1、原理 光刻工艺是利用感光性树脂材料作为抗蚀涂层。这类感光树脂在光照（主要是紫外光）时，短时间内即能发生化学反应，使得这类材料的溶解性、熔融性或亲和性在曝光后发生明显的变化，利用这些性能在曝光前后发生的明显差异，只要控制光照的区域就可得到所需要的几何图形保护层。 2、光刻工艺过程 光刻过程示意图 1. 光致抗蚀剂层 2. 基材 3. 掩膜 衬底硅 光刻SiO2膜 光致抗蚀剂 掩模版 衬底硅 紫外光 涂光致抗蚀剂 曝光 显影 衬底硅 腐蚀 衬底硅 去胶 衬底硅 SiO2 按照化学反应原理和显影原理，光致抗蚀剂可分为正性和负性两大类。 正性：光照使光致抗蚀剂发生光分解或其他反应 负性：光聚合或光交联反应 按曝光光源分类 紫外线致抗蚀剂、远紫外线致抗