材料电光转换特性的创新性综合实验设计
作者：张小文陈国华许积文袁昌来来源：《科技创新导报》2014年第23期
张小文陈国华许积文袁昌来
（桂林电子科技大学材料科学与工程学院广西桂林541004）
摘要：基于电致发光设计了《材料物理性能》实验中电光转换特性及其评价这一创新性综合实验，阐明了材料电学性能与光学性能之间的关联性，加深了学生对材料电学性能、光学性能以及电光转换特性知识的系统理解和综合运用，为培养新世纪光电材料与器件领域中的综合素质人才提供了参考。
关键词：材料物理性能电学性能光学性能电光转换
中图分类号G6424文献标识码：A文章编号：1674098X（2014）08（b）008302
《材料物理性能》在材料科学与工程专业中具有传承基础、步入专业的核心价值。在光电子技术高速发展和全面普及的今天，材料电学性能、光学性能、以及电光转换特性实验毫无疑问在该课程的实践教学环节中占有举足轻重的地位。据作者所知，目前出版的有关书籍中和教研论文方面还很少涉及到电光转换特性方面的实验，作者在《材料物理性能》课程中作了探索性尝试。
1实验设计
有关材料与器件中的电学性能、光学性能、以及二者之间的相互转换特性及其应用等方面的理论和工艺，通称为光电子技术，材料电学性能与光学性能紧密相连、相辅相成。因此，考虑电光转换特性如转换效率，驱动电压、驱动电流、发光光谱、发光亮度、发光色度等需充分考虑材料的综合性能和器件的结构优化设计。基于此我们提出以多层功能薄膜材料构建电致发光器件来设计材料的电学性能、光学性能、以及二者的转换特性方面的创新性综合实验。具体的实验设计步骤如下。
（1）电致发光器件设计与机理分析。
电致发光是利用材料的光电功能特性，将电能直接转换为光能的过程。其基本工作原理是从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子在发光层中复合形成激子并以光能的形式发出，基本过程大致可以分为以下五个阶段（如图1所示）。
f①载流子的注入。电致发光器件在外加电场的作用下，空穴和电子分别从阳极和阴极注入到相应的空穴传输层和电子传输层。②载流子的传输。空穴和电子分别从空穴传输层和电子传输层中移动并向发光层迁移。③载流子的复合及激子的形成。空穴和电子在发光层中复合，形成高能量状态（激发态）的激子。④发光。激子经过驰豫、扩散等过程其能量以光子的形式发出。⑤光子逃离器件。光子穿过薄膜材料及透明电极发射出去。由于薄膜材料和透明导电电极本身的吸收和反r