Bài thuyết trình Một số vật liệu quang học đặc biệt

Bài thuyết trình Một số vật liệu quang học đặc biệt giới thiệu tới các bạn một số vật liệu như thấu kính điện tử tinh thể lỏng (Liquid Crystal Electronic Lens), OLEDs, tinh thể khúc xạ quang (Photorefractive Crystals), vật liệu quang tinh thể.

MỘT SỐ VẬT LiỆU QUANG HỌC ĐẶC BiỆT HVTH : La Phan Phương Hạ Một số vật liệu quang học đặc biệt Thấu kính điện tử tinh thể lỏng ( Liquid Crystal Electronic Lens ) OLEDs Tinh thể khúc xạ quang ( Photorefractive Crystals ) Vật liệu quang tinh thể Thấu kính điện tử tinh thể lỏng    - Dựa tái xếp phân tử tinh thể lỏng tác dụng điện áp vào  dễ dàng điều chỉnh độ dài hội tụ Được ứng dụng nhiều thiết bị quang điện Phân loại : Curved cell gap Planar cell gap Spherical electrode within a planar substrate Thấu kính điện tử tinh thể lỏng Curved cell gap - Khi chưa áp điện : fo = R/( no – ng ) fe = R/(ne – ng ) - Khi áp điện : Tia bất thường có chiết suất hiệu dụng neff feff = R/( neff – ng ) Khi V = : neff cân với ne ng : chiết suất thủy tinh ne, no : chiết suất tia bất thường tia thường bên vật liệu LC R : bán kính thấu kính cong Khi V  ∞ : neff  no  Độ dài hội tụ có giá trị khoảng fe fo tùy thuộc V Thấu kính điện tử tinh thể lỏng Planar cell gap Độ dài hội tụ thấu kính : Vì no < neff < ne x0 : khoảng cách độ cực đại neff : chiết suất hiệu dụng Thấu kính điện tử tinh thể lỏng Spherical electrode within a planar substrate dLC : độ dày lớp LC εLC, εg, εm : số điện môi lớp LC, lớp đế thủy tinh, lớp vật liệu lắp đầy Điện trường biên tâm bên lớp VL lắp đầy Độ dài hội tụ : Thấu kính điện tử tinh thể lỏng Spherical electrode within a planar substrate So sánh vật liệu lắp đầy polymer NOA 81 ( εm~5 ) khơng khí ( εm~1 ) Các thơng số cụ thể : Δε= 16.4, εLC= 10.7, Δn= 0.272 dLC= 0.025 mm; dg= 0.55 mm, εg = 7.75 ds= 0.72 mm Lớp lắp đầy polymer NOA 81 : Lớp lắp dầy khơng khí : Thấu kính điện tử tinh thể lỏng Spherical electrode within a planar substrate OLEDs ► Có cấu trúc gồm lớp vật liệu có chức cung cấp điện tử - tương đương bán dẫn vô loại N lớp vật liệu giàu lỗ trống – đóng vai trò bán dẫn vơ loại P ► Sử dụng hợp chất hữu làm môi trường phát quang OLEDs Chất hữu polymer dẫn điện - Poly[2-methoxy-5(2ethylhexyloxy)1,4-phenylenevinylene] (MEHPPV) - Poly-para-phenylenevinylene (PPV) OLEDs Cấu trúc đơn lớp Nhược điểm : Anốt : vật liệu TCO ( ITO, AZO,…) -Khó khăn việc chọn vật liệu cho lớp phát quang Catốt : kim loại cơng cao -Sự khơng cân hạt tải  tích tụ hạt tải gần điện cực  vùng điện tích khơng gian  cản trở q trình phun điện tích vào lớp vật liệu hữu OLEDs Cấu trúc đa lớp OLEDs Cấu trúc đa lớp Điện cực anốt : cung cấp hạt tải lỗ trống cho OLEDs  Khả dẫn điện tốt độ suốt cao ( ITO, AZO…)  Đảm bảo tốt phun lỗ trống vào lớp vật liệu hữu  Có cơng cao  Có độ ổn định theo thời gian, bền với nhiệt độ, kết dính với vật liệu hữu khác phủ lên Vật liệu ITO thường sử dụng làm anốt OLEDs Cấu trúc đa lớp Anốt OLED phát xạ đảo Vật liệu ITO thường sử dụng làm anốt ( cơng : 4,5 – 4,8 eV ) Hạn chế : điện trở suất cao ( 2.10-4 Ω/cm, bề mặt ITO dễ pư hóa học, mờ dần ITO đế thủy tinh  hạn chế trình phun lỗ trống, giảm cường độ ás phát  giảm hiệu suất hoạt động OLED => OLED phát xạ đảo ( ás phát từ anốt mặt trên, catốt phủ đế thủy tinh.) OLEDs Cấu trúc đa lớp Lớp phun truyền lỗ trống -Vật liệu phun lỗ trống : phức kim loại, SiO2, TiO2… -Vật liệu truyền lỗ trống : Triarylamines ( TPD, NPD…), Triphenylmethanes MPMP… -Tăng cường trình cung cấp hạt tải lỗ trống vào lớp vật liệu hữu  giảm điện hoạt động kéo dài thời gian sống linh kiện -Góp phần nâng cao cân lượng hạt tải vùng phát  tăng hiệu suất phát quang -Có phù hợp mức NL anốt lớp phát quang -Có nhiệt độ chuyển pha thủy tinh thích hợp Sơ đồ NL cấu trúc ITO/CuPC/-NPD OLEDs Cấu trúc đa lớp Lớp vật liệu phát quang -Nơi xảy trình tái hợp phát quang -Có độ linh động hạt tải cao, độ dày thích hợp để đảm bảo phát quang không bị dập tắt -Phải ổn định với nhiệt độ tác nhân hóa học PPV : phát ás xanh MEHPPV : phát ás da cam Dẫn xuất PFO : phát ás đỏ Các polymer dẫn Vật liệu phân tử nhỏ OLEDs Cấu trúc đa lớp Lớp truyền điện tử :  Tăng cường trình truyền dẫn điện tử  Đảm bảo cân hạt tải  Phải ổn định với nhiệt độ tác nhân hóa học Vật liệu phổ biến : vật liệu phân tử nhỏ -Phức hữu kim loại ( Alq3 , Gaq3, Inq3 ) -Các hợp chất chứa liên kết N=C… Điện cực catốt : Có độ phản xạ cao ( OLED thường ) độ truyền qua cao ( OLED đảo ) Vật liệu có cơng thấp ( Mg, Ca, Al, Ba…) Hạn chế : vật liệu dễ bị oxi hóa  giảm khả hoạt động tuổi thọ linh kiện  Khắc phục : phủ lớp Al mỏng lên bề mặt catốt hay sử dụng hợp kim Mg-Ag, Li-Al,… OLED tiên tiến OLED trắng OLED suốt, OLED phát xạ bề mặt, OLED thường OLED tiên tiến OLED trắng OLED phát ás trắng với OLED nhỏ xếp sát OLED phát ás trắng với lớp phát quang xếp chồng lên Vật liệu khúc xạ quang - Chiết suất vật liệu thay đổi ánh sáng chiếu vào ( hiệu ứng quang phi tuyến ) Vật liệu khúc xạ quang Một số loại vật liệu khúc xạ quang : LiNbO3, BaTiO3, Fe:LiNbO3 (Lithium Niobate) … Vật liệu quang tinh thể ► Halides , CaF2 ► Sapphire Halides , CaF2 ► Halides : CaF2 , MgF2 , NaCl … Sapphire Trong công nghiệp bán dẫn, sapphire dùng phổ biến để làm đế cho GaN sản xuất LEDs phát xạ xanh ... lớp phát quang xếp chồng lên 3 Vật liệu khúc xạ quang - Chiết suất vật liệu thay đổi ánh sáng chiếu vào ( hiệu ứng quang phi tuyến ) Vật liệu khúc xạ quang Một số loại vật liệu khúc xạ quang :.. .Một số vật liệu quang học đặc biệt Thấu kính điện tử tinh thể lỏng ( Liquid Crystal Electronic Lens ) OLEDs Tinh thể khúc xạ quang ( Photorefractive Crystals ) Vật liệu quang tinh... -Vật liệu phun lỗ trống : phức kim loại, SiO2, TiO2… -Vật liệu truyền lỗ trống : Triarylamines ( TPD, NPD…), Triphenylmethanes MPMP… -Tăng cường trình cung cấp hạt tải lỗ trống vào lớp vật liệu