PET的電致發(fā)光與光致發(fā)光聯(lián)合測量及其模擬仿真.pdf

1、聚對苯二甲酸乙二脂[PET]是乳白色或淺黃色、表面平滑有光澤，高度結(jié)晶的聚合物，廣泛的應(yīng)用于電氣絕緣材料。電致發(fā)光(EL)是將電能直接轉(zhuǎn)換成光能的現(xiàn)象，它與空間電荷有密切聯(lián)系。電致發(fā)光有助于對絕緣聚合物中電荷注入、傳輸和存儲的理解，解釋了電老化的閾值和耗散機(jī)制的原理提。光致發(fā)光(PL)是物質(zhì)吸收了一定的光能所引起的發(fā)光現(xiàn)象，用于絕緣聚合物結(jié)構(gòu)研究并不多見。PET是電氣絕緣材料，當(dāng)其受到長時間強(qiáng)電應(yīng)力作用時，會由于多種原因發(fā)生擊穿，導(dǎo)致其

2、絕緣壽命終止。而聚合物的電老化和擊穿涉及到許多因素，且與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間存在著密切的關(guān)系。電致發(fā)光和光致發(fā)光的聯(lián)合測量，并結(jié)合計算機(jī)模擬對理解PET的結(jié)構(gòu)、性能等問題有著十分重要的意義。
　　 本文對PET薄膜進(jìn)行光致發(fā)光、光致發(fā)光和電致發(fā)光的聯(lián)合測量，并測量了相應(yīng)激勵后的紫外吸收光譜；然后基于第一性原理密度泛函理論(DFT)的贗勢平面波方法，對PET的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行模擬仿真計算，并與實驗結(jié)果比較。測量結(jié)果表明：前期EL測量

3、的累積光譜在300～400 nm、400～460 nm、500～600nm和680 nm附近存在發(fā)射峰。PL的累積的衰減光強(qiáng)隨著時間的變化規(guī)律滿足指數(shù)衰減率，且光照時間越長衰減速率越慢；PL累積光譜在300～400nm、500~600nm和700nm左右存在峰值。PL和EL聯(lián)合測量的累積光譜在300—400 nm、400～460nm、500~600nm和650 nm處存在峰值，在450nm附近有一個明顯的負(fù)場效應(yīng)與前期的EL測量的結(jié)果相

4、符。由PET薄膜的吸收光譜的吸收邊計算可得光能隙約為3.96eV:而由PL、PL和EL聯(lián)合測量光譜計算所得的光能隙分別3.45eV、3.57eV。模擬結(jié)果表明：PET分子的軌道貢獻(xiàn)主要是由O原子的2P軌道和C原子的2P軌道組成，而由不同聚合度的能帶結(jié)構(gòu)計算得到的能隙約為2.7eV比實驗值3.96eV要偏小，其偏差在40％范圍之內(nèi)。對于最高占據(jù)軌道，電荷密度主要分布在苯環(huán)兩側(cè)：而最低未占據(jù)軌道，最高的電荷密度主要分布在苯環(huán)上。由吸收光譜得