光电材料与器件试卷

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1、光电材料与器件试卷（笫-•题：光生伏打效应）光生伏打效应：是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象，是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发牛变化而产半电动势和电流的一种效应。严格來讲，包括两种类型：—类是发生在均匀半导体材料内部；一类是发生在半导体的界而。虽然它们之间有一定相似的地方，但产生这两个效应的具体机制是不和同的。通常称前一类为丹倍效应，而把光心伏打效应的涵义只局限于后一类情形。当两种不同材料所形成的结受到光辐照时，结上产生电动势。它的过程先是材料吸收光了的能量，产生数量相等的正、负电荷，随后这些电荷分别迁移到结的两侧，形成偶电层。产牛:条件：光半伏打效应虽然不

2、是瞬时产牛•的，但其响应时间是相当短的。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会产生光生伏打效应。光生伏打效应使得PN结两边出现电压，叫做光生电压。使PN结短路，就会产生电流。（第二题：激光的原理与特点）激光的原理：激光其实质就是受激辐射。受激辐射是指处于高能级的电了在光了的“刺激”或者“感应”下，跃迁到低能级，并辐射出一个和入射光子同样频率的光子。受激辐射的最大特点是由受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原來的光子具冇完全相同的状态。它们具有相同的频率，相同的方向，完全无法区分出两者的差异。这样，通过一次受激辐射，一个光子变为两个相同的光子。这意味着光被加强了，或者说

3、光被放大了。这正是产生激光的基木过程。光子射入物质诱发电子从高能级跃迁到低能级，并释放光子。入射光了与释放的光了有相同的波长和相位，此波长对应于两个能级的能量差。一个光了诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子。激光的特点：1、相干性好激光与普通光相比则大不相同。因为它的频率很单纯，从激光器发出的光就町以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集小起來，这就叫相干性高。一台巨脉冲红宋石激光器的亮度可达1015w/cm2-sr,比太阳表面的亮度还高若干倍。具有高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数T度乃至上力度的高温，这就使其可

4、能可加工几乎所有的材料。2、方向性强激光的方向性比现在所有的其他光源都好得多，它几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去，丿力经38.4力公里的路程后，也只有一个直径为2km左右的光斑。3、单色性好受激辐射光(激光)是原子在发生受激辐射时释放出來的光，具频率组成范I韦I非常狭窄，通俗一点讲，就是受激辐射光单色性非常好，激光的“颜色”非常的纯(不同颜色，实际就是不同频率)。激光的单色性是实现激光加工的重要因素。(第三题：发光材料)发光原理：物质内部以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射(非平衡辐射)的过程称为发光；在实际应用中，将受外界激发而发光的固体称为发光材料。它们可

5、以粉末、单晶、薄膜或非晶体等形态使用，主耍组分是稀土金属的化合物和半导体材料，与有色金属关系很密切。特点:下面从有机和无机两方而简述其特点。1、无机荧光材料的代表为稀土离子发光及稀土荧光材料，其优点是吸收能力强，转换率高，稀土配合物中心离子的窄带发射冇利丁-全色显示，J1物理化学性质稳定。由于稀土离了具有丰富的能级和4f电了跃迁特性，使稀土成为发光宝库，为高科技领域特别是信息通讯领域提供了性能优越的发光材料。至21世纪初，，常见的无机荧光材料是以碱土金属的硫化物(如ZnS、CaS)铝酸盐(SrA1204,CaA1204,BaA1204)等作为发光基质,以稀土備系元素［箱

6、(Eu)、侈(Sm)、钩(Er)、钱(Nd)等］作为激活剂和助激活剂。无机荧光体的传统制备方法是高温固相法，但随着新技术的快速史新，发光材料性能指标的提高需要克服经典合成方法所固有的缺陷，一些新的方法应运而生，如燃烧法、溶胶一凝胶法、水热沉淀法、微波法等。2、有机材料在发光领域中，有机材料的研究口益受到人们的重视。因为有机化合物的种类繁多，可调性好，色彩丰富，色纯度高，分子设计相对比较灵活。根据不同的分子结构，冇机发光材料可分为：(1)冇机小分子发光材料；(2)冇机高分子发光材料；(3)有机配合物发光材料。这些发光材料无论在发光机理、物理化学性能上，还是在应用上都有各口

7、的特点。有机小分子发光材料种类繁多，它们多带有共辄杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共純长度，从而使化合物光电性质发生变化。（笫四题：透明导电膜）一、材料体系及特点透明导电薄膜是一种既能导电又在町见光范围内具有高透明率的一-种薄膜，主要有金属膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等。金属膜系导电性能好，但是透明率差。半导体薄膜系列刚好相反，导电性差，透明率高。当前研究和应用扱为广泛的是金属膜系和氧化物膜系。透明导电薄膜主要用于光电器件（如LED,薄膜太阳能电池等）的窗口材料。