聚乙烯咔唑(PVK)的光电导效应研究.doc

1、聚乙烯咔唑(PVK)的光电导效应研究摘要：利用热压法制备质量较好的实验薄膜材料聚乙烯咔唑(PVK)，其中掺杂光敏剂 C60和 6OCB。针对 PVK + C60+6OCB材料体系，采用伏安法对材料体系的光电导性能进行测量。得出结论：材料的光电导率具有正的接枝率系数，并随外加电场场强和光强的增加而增大。 关键词：PVK；光电导；接枝率； 中图分类号：TH145.4 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 光折变效应(Photorefractive Effect，PR)是光诱导折射率变化效应(Photo-induce Refractive Index Change Effect)的简称。它是指电光材

2、料中的电子或者空穴在非均匀光照下再分布引起的材料折射率变化的一种非线性光学现象。它起因于入射光强的空间调制，而不是绝对的入射光强，人们也把它称为弱光非线性光学。其已成为实时光学信息处理的基本手段，并且在三维光学存储器、相位共轭器、全光学图像处理、光通信等领域得到了广泛的应用。聚合物材料要想获得光折变效应，必须具备两个重要性质：光电导性和电光效应。 本文对聚合物光折变材料（PVK:6OCB:C60）的光电导性能进行了测试，得出了聚合物光折变材料的光电导规律，以期为该体系聚合物材料的光电导性能提供理论研究基础。 2 实验材料和方法 实验所用的材料为聚乙烯基咔唑（PVK） （59.8%）- C60（

3、0.2%）-6OCB（40%）体系，如图所示（图 1、2、3） 。 图 1 聚乙烯咔唑的化学结构示意图 图 2 C60的化学结构示意图 Fig. 1 Chemical structure of PVK Fig. 2 Chemical structure of 图 3 6OCB的化学结构示意图 Fig. 3 Chemical structure of 6OCB 实验光路图如图 4所示，实验采用氦氖激光器，波长为 632.8 。衰减片用来调节光束的强度。实验温度为室温（22 ） 。 图 4 光电导实验电路图 Fig.4 circuit diagram of photoconductive 图 4中

4、电阻是取样电阻，同时也是高压电源的保护电阻。取样电阻的大小对实验结果有着重要的影响，取样电阻太小时，由于光照产生的光电流数值很小，则对电压表精度提出了更高的要求，影响实验结果的准确性；如果取样电阻过大，同样也会影响实验的灵敏度，从而降低实验结果的准确性。通过多次实验验证，取样电阻的大小取 10 。 图 4中电压表采用伏特电压表，其精度是 0.001 。 3 结果与讨论 利用图 4的实验装置，测量了材料的明暗电导率、材料的光电导与光强之间的关系以及光电导与外电场场强之间的关系，并对不同接枝率材料体系的光电导进行了对比研究。 3.1 材料光电导与光强之间的关系 图 5 PVK+ C60（40%）+

5、6OCB（0.2%） （接枝率 9%）不同光强材料的光电导 Fig.5 PVK+ C60（40%）+6OCB（0.2%） （percent grafting 9）photoconductive inflectbylaser intensity 实验中对不同接枝率（9%、13%、23%）的材料体系均进行了实验，虽然样品的接枝率不同，但是无论接枝率为多少，样品的光电导总是随着光强的增加在不断的增大。如图 5所示，给出了接枝率为 9%的材料体系的光电导，可以看出，光电导随着光强的增加而增加。这里我们猜想，极有可能是由于光照增强后，体系中的光电流增大，使从而使产生的电子-空穴对随之增多。而体系中的载流

6、子由于光照被加热而加速，增加的载流子又在电场作用下迁徙，这样就导致了体系光电导的增加。 3.2 电场场强与材料光电导之间的关系 图 6 PVK+ C60（40%）+6OCB（0.2%） (接枝率 13%)电场对光电导的影响 Fig.6 PVK+ C60（40%）+6OCB（0.2%） （percent grafting 13）photoconductive inflect by external electric field 图 7 PVK+ C60（40%）+6OCB（0.2%）不同接枝率光电导直线拟合图 Fig.7 PVK+ C60（40%）+6OCB（0.2%） photoconduct

7、ive inflect bychanging percent grafting through with fitting a straight line 图 6 给出了接枝率为 13%的材料体系在不同电场强度下的光电导。图 7中曲线 1、2、3 分别是样品接枝率为 9%、13%、23%时所对应的光电导拟合曲线。可以看出，材料的光电导随接枝率的增加呈单调递增变化，实验认为主要是因为随接枝率的增大，C60 与 PVK的相互作用增加，使得C60与 PVK的相溶性增大，析出的 C60减少。由于 PVK本身的光电导性比较微弱，聚合物的光电导主要由 C60的光电导决定，所以随着接枝率的增大，C60 与 P

8、VK的作用增加，从而提高了聚合物整体的光电导性能。 4 结论 通过对材料的光电导进行实验研究，得出以下结论： （1）材料的光电导随着入射光强的增大而增大； （2）材料的光电导随着外加电场场强的增大而增大； （3）材料的光电导随着接枝率的增大而增大。 参考文献 1 Okamoto Y, Bremrer W., Organic Semiconductors, New York: Reinhold Pahl Corp, 1964. 2 刘思敏，郭儒，许京军.光折变非线性光学及其应用，科学出版社，2004:13. 3 J.Feinberg. Photorefractive Nonlinear Opti

9、cs. Phys.Today, 1988, 41(10):4652. 4 W.E.Moerner, S.M.Silence. Polymeric Photorefractive Materials, Chem. Rev.1994, 94:127155. 5 P.Dean, M.R.Dickinson, D.P.West. Full-field Coherence-gated Hologra-phic Imaging Through Scattering Media Using a Photorefractive Polymer Composite Device, Appl.Phys.Lett., 2004, 85(3):363365. 6 C.Hernandez-Fuertes, J.Thomas, R.Termine and G.Meredith. Video-rate Compatible Photorefractive Polymers with Stable Dynamic Properties under Continues Operation, Appl.Phys.Lett., 2004, 85(11):18771879.