论文中英文摘要
作者姓名：狄重安
论文题目：有机光电器件的设计、制备及性能研究
作者简介：狄重安，男，1981年1月出生，2003年9月师从于中国科学院化学研究所朱道本院士、刘云圻研究员和于贵研究员，于2008年7月获博士学位。曾获中国化学会第二十六届学术年会青年优秀论文奖，2008年度中国科学院院长特别奖(共20人)，博士学位论文先后获2009年度“中国科学院优秀博士学位论文(共50篇)”和“北京市优秀博士学位论文”(共50篇)。
中文摘要
被称为“塑料电子学”的有机光电材料与器件因其在大面积和低成本的柔性显示、平板照明、射频标签和电子纸等方面的广阔应用前景在过去二十年中备受关注。近年来，作为有机
光电子器件的重要组成部分的有机发光二极管、有机场效应晶体管和有机发光场效应晶体管
取得了很大的发展。这些有机光电器件的性能不仅取决于有机半导体材料的固有性能，很大
程度上还依赖于器件中的其它功能层的性质以及各功能层之间的界面性质。因此，界面问题
是所有有机光电器件面临的重要科学问题。有机光电器件的界面包括机半导体和电极的界面、有机半导体层之间的界面、有机半导体层和绝缘层之间的界面。本论文以有机光电器件的界
面问题为研究主线，以提高器件的性能与稳定性、降低成本为目标，以有机发光二极管、有
机场效应晶体管和有机发光场效应晶体管为研究对象，通过界面的优化来实现有机器件功耗
和成本的降低、器件性能的改善和器件稳定性的提高。论文的主要的研究工作包括以下六个
方面：
一：拓展了有机发光二极管的电极修饰方法，大幅降低了器件功耗并提高了发光效率。
器件的功耗和发光性能是有机发光二极管实现应用的关键指标。有机发光二极管的电极
修饰是广泛使用的改进器件性能的有效手段，它可以在不改变主要有机半导体材料的同时提
高器件的综合性能。我们利用超薄十六氟酞菁铜（F16CuPc）层作为有机发光二极管的氧化铟
锡（ITO）阳极修饰层，改进了ITO阳极和有机半导体的界面接触；此外，F16CuPc引入可以
和ITO阳极形成偶极层从而提高ITO的功函数和降低空穴的注入势垒；通过器件结构的设计
与优化，采用三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)为发光层制备了基于修饰电极的高性能、低操作电压的
单层、双层和多层有机发光二极管。单层器件中，器件的发光效率在电极修饰后较未修饰器
件提高了30倍；对于双层器件，电极的修饰明显降低了操作电压，最小开启电压为2.6 V；
对于多层器件，我们通过提高复合区载流子密度和改进载流子平衡并结合电极修饰制备了高发光效率、低开启电压的有机电致发光器件，最高效率达到7.63 cd/A，同时开启电压仅为2.89 V，这是基于Alq3为发光层的最佳性能之一（专利号：ZL 200510126485.X; Di CA, et al. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 133508；Di CA, et al. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 033502）。
二：发明了新型的有机发光场效应晶体管结构，实现了有机发光场效应晶体管在空气中的发光。
有机发光场效应晶体管是一种功能高度集成的有机光电器件，它可以在同一器件中实现场效应调控和光发射两种功能。我们通过光刻技术的改进制备了金-铝不对称源漏电极结构，在此基础上利用倾斜蒸镀方法实现了水平排列异质结的构筑。实验发现，金-铝不对称源漏电极和水平排列异质结增强了电子的注入、提高了异质结附近的两种载流子密度；此外该结构可以利用性能优异的有机场效应材料和发光材料作为半导体层来实现晶体管的场效应调控和发光的集成，使得两种材料在器件中发挥各自的功能优势，降低了有机发光场效应晶体管对有机半导体多功能性质的要求，从而具有广泛的适用性。基于并五苯，三(8-羟基喹啉)铝和聚苯撑乙烯衍生物（TPA－PPV）为半导体，我们分别制备了具有水平排列异质结结构的小分子和聚合物发光场效应晶体管（专利号：ZL 200610089448.0；ZL 200510130758.8; Di CA, et al. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 121907；Di CA, et al. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 1567.），该结构被认为可以减少激子猝灭并且第一次成功实现了有机发光场效应晶体管在空气中的发光（Cicoira, F. et al. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3421；Cicoira, F. et al. J. Mater. Chem. 2008, 18, 158）。
三：开发了一种新型高性能低成本有机场效应晶体管制备方法。
降低器件成本是有机场效应晶体管进一步发展和走向应用的关键，电极是有机场效应晶体管的重要组成部分，目前金是高性能有机场效应晶体管广泛应用的源漏电极材料，这使器件成本较高。而低成本的金属材料如铜或银由于功函等原因，不适于作为大部分有机场效应晶体管的源漏电极。我们采用易实用化的下电极结构，从低成本的铜和银源漏电极出发，通过简单的一步溶液法在电极表面上生成具有纳米结构的有机电荷转移复合物（Cu-TCNQ或Ag-TCNQ）修饰电极。电极的修饰提高了铜和银电极的表面功函数，改进了电极和有机半导体之间的接触，改善了载流子的注入，实现了和金上电极结构器件性能相当的高性能，同时降低了有机场效应晶体管的制备成本；此外，通过具有纳米结构的电极的构筑研究了电极形貌对于有机场效应晶体管器件性能的影响；发现引入适当的粗糙电极表面有助于器件接触电阻的降低，拓展了降低有机场效应晶体管接触电阻和提高器件性能的途径。同时该类方法具有普适性，可以适用于多种有机半导体材料（专利申请号：200610089591.X；Di CA, et al. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16418; Di CA, et al. Phys. Chem. Phys. Chem.2008, 10, 2302 (封面文章)）。此外，该修饰方法在有机晶体排布及器件制备方面有广泛的应用前景（Di CA et al.Chem. Mater. 2009, 21, 4873）。
四：发现了铜上电极结构有机场效应晶体管的电极自修饰现象并制备了低成本高性能上电极
结构有机场效应晶体管。
上电极结构和下电极结构是底栅结构有机场效应晶体管最为常用的两种器件结构。由于器件结构的差异，电极的修饰方法和性能都有明显的差别。其中上电极结构一般具有较好的电极－半导体接触，从而可以展示较高的器件性能，是进行器件研究的理想结构。我们通过多种有机导体的有机场效应晶体管的制备，发现了多种基于铜上电极结构的有机场效应晶体管具有和金上电极器件相当的性能，基于铜上电极结构的并五苯场效应器件的性能可以达到0.8 cm2V-1s-1；通过研究发现，这主要是因为在蒸镀过程中或后续的器件放置过程中少量Cu x O 的形成，Cu x O的形成会降低空穴的注入势垒，提高器件的性能。此外，铜电极和有机半导体层的良好接触也是导致器件具有高性能的原因(专利申请号：200710118153.6；Di CA, et al. Adv. Mater. 2008,20,1286.)。值得注意的是，Cu x O的形成是一自发过程，不需其它的操作，这就为高性能低成本上电极有机场效应晶体管的制备提供了简单有效的途径(High-tech Materials Alert, 2008, 25, 9)。
五：发展了新型石墨烯制备方法并拓展了石墨烯在有机场效应晶体管中的应用。
石墨烯是单层或少数层高结晶性石墨，由于其结构上的独特性使得它在短短几年内就成为了凝聚态物理和材料科学的研究前沿和热点。我们以低成本的铜、银和乙醇为原料，采用气相沉积方法，通过图案化铜和银电极制备了图案化的石墨烯电极，并制备了并五苯场效应晶体管。制备的图案化石墨烯电极和有机半导体层有很好的接触，和p型有机半导体有很小的注入势垒，从而可以作为高性能有机场效应晶体管的理想的源漏电极。基于图案化石墨烯源漏电极的沟道长度为5 m的并五苯下电极结构场效应晶体管的场效应迁移率达到了0.53 cm2.V–1.s–1，该性能是未经绝缘层修饰的下电极结构的并五苯器件中的最好结果之一(专利申请号：200710177814.2; Di CA, et al. Adv. Mater. 2008, 20, 3289)。因此，该结果开发了一种新型的制备图案化石墨烯的方法，拓展并推动了石墨烯在有机场效应晶体管器件方面的应用(NPG, Asia Materials, https://www.doczj.com/doc/a512762986.html,/asia-materials/highlight.php?id=291；Pang, SP et al. Adv. Mater. 2009, 21, 3488；Cao Y, et al. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 2743)，被认为是从实验上迈向石墨烯和共轭有机分子集成的第一步（Burghard, M. et al. Adv. Mater. 2009, 21，2586.）。
六：发现了并五苯场效应晶体管器件稳定性与半导体－绝缘层界面的关系，制备了高性能高稳定性的并五苯场效应晶体管。
稳定性是有机场效应晶体管的研究重点。人们普遍认为有机场效应晶体管的稳定性是由有机半导体的性质决定的。并五苯是有机场效应晶体管实用化研究的明星材料，但是并五苯也存在明显的缺点，那就是它的稳定性较差。我们发现了并五苯薄膜器件在空气中的稳定性和绝缘层的性质密切相关；阐明了通过绝缘层的选择可以制备高稳定的并五苯场效应器件，基于纯SiO2绝缘层的并五苯器件性能可以在空气中放置7个月没有明显变化；通过并五苯器件稳定性和绝缘层表面能的关系的研究提出了并五苯在低表面能衬底上（OTS修饰的SiO2）的聚集和相转变是导致器件性能衰减的关键因素；通过合适绝缘层的选择制备了高性能、高稳定性的有机场效应晶体管，最高性能可以达到1.8 cm2V-1s-1（Di CA, et al. Phys. Chem. Chem.
Phys. 2009，11，7268.）。
总之，我们围绕着有机光电器件中的界面研究，通过有机光电器件的优化和设计，制备
了高性能的有机发光二极管、有机场效应晶体管和有机发光场效应晶体管，开发了一系列优
化器件性能与稳定性、降低器件成本与功耗的新途径(Di CA, et al. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 14083(特写文章、封面文章)，Di CA, et al. Acc. Chem. Res. 2009，42，1573)，为有机光电子
器件的进一步发展和应用奠定了坚实的基础。
关键词：有机发光二极管，有机场效应晶体管，有机发光场效应晶体管，界面，电极修饰
Design, Fabrication, and Performance Investigation of Organic
Optoelectronic Devices
Chong-an Di
ABSTRACT
Organic optoelectronic materials and devices, which is also called …plastic electronics?, att rached focus attention in past decade due to their potential application in large area and low cost flexible displays, solid-state lighting, radio frequency identification (RFID) cards and electronic papers etc. As important parts of organic optoelectronic devices, organic light-emitting diodes (OLEDs), organic field-effect transistors (OFETs) and organic light-emitting transistors (OLEFTs) have made great achievements. The performance of these optoelectronic devices depends not only on the properties of the organic semiconductors involved, but is also dramatically affected by the properties of other functional layers and the nature of the interfaces present. Therefore, interface engineering, a novel approach towards high-performance OFETs, is a vital task for organic optoelectronic devices. Electrode/organic interfaces, dielectric/organic interfaces, organic/organic interfaces and organic/atmosphere interfaces are the three frequently reported interfaces in organic devices. In this dissertation, a systematic research has been carried out centering on the interface engineering of organic optoelectronic devices. With investigation of interface phenomenon and effective interface modification, dramatic decrease of power consumption and cost, obvious ehancement of device performance and improvement of stability are achieved. The main results are obtained as follows:
1: Exploration of novel anode modification approach for OLEDs to reduce the power consumption and enhance the efficiency.
Power consumption and light emitting property are the key parameters for the real application of organic light-emitting diodes. In fact, modification of electrodes is a widely applied approach to improve device performance of OLEDs since it can optimize the devices performance without change of organic functional materials. We demonstrated that the improvement of interface contact between ITO anode and organic semiconductor layer can be realized by the introduction of ultrathin hexadecafluoro copper phthalocyanine (F16CuPc) layer. Besides, The modification brings on formation of dipole layer on the ITO surface, which in turn leads to workfunction enhancement of ITO anode and dramatic decrease of hole injection barrier. With device design and optimization, we
fabricated high performance low-operation voltage single-layer, double-layer and multi-layer OLEDs with tris(8-quinolinolato)aluminum (Alq3) as emissive layer. For the single layer Alq3 devices, the modification of the anode results in the significant enhancement in the current efficiency by about 30 times. The operation voltage decrease obviously for double layer devices, with minimum turn-on voltage of 2.6 V. As for multilayer OLEDs, the maximum current efficiency up to 7.63 cd/A and low turn-on voltage of 2.89 V are obtained by improving carrier density in the combination zone and optimization of carrier balance. The performance is one of the best one for OLEDs with Alq3 light emitting layer（Patent Number:ZL 200510126485.X; Di CA, et al. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 133508；Di CA, et al. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 033502）.
2: Development of novel organic light-emitting transistor structure and realization of light emission under ambient atmosphere.
Organic light-emitting transistor is a highly integrated organic optoelectronic devices since both field-effect and light emitting can be realized in the same channel simultaneously. With optimized photolithograph techniques, we fabricated OFETs with Au and Al serves as source and drain electrode, respectively. Then, the laterally arranged heterojunction structures are achieved by successively inclined deposition of the field-effect and light-emitting materials. It has been observed that introduction of Au-Al source-drain electrodes and laterally arranged heterojunction structures result in enhancement of electron injection and improved carrier density of both holes and electrons. Besides, the designed device structure offers an ideal and widely applicable one to realize effective integration of field-effect property and light emission. It is because the two kind of organic semiconductors could take full use of their own advantages. We fabricated both small molecular and polymer based OLEFTs with pentacene, Alq3and TPA-PPV, respectively（Patent Number: ZL 200610089448.0；ZL 200510130758.8; Di CA, et al. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 121907；Di CA, et al.Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 1567.）. The results constitute first demonstration of organic light-emitting transistor under ambient atmosphere（Cicoira, F. et al. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3421；Cicoira, F. et al. J. Mater. Chem. 2008, 18, 158）.
3: Exploration of novel approach to fabricate high performance low-cost OFETs.
Low cost plays dominant role in determining the further development of OFETs. Source-drain electrodes are important parts in OFETs. Gold has been the most widely applied source–drain electrode for OFETs to date, due to its high conductivity, good stability, and formation of excellent contact with many p-type organic semiconductors. However, the high cost of gold is an adverse factor in practical applications. On the other hand, low-cost electrodes such as Cu and Ag, are unsuitable for most p-type OFETs due to their relatively low workfunction. We provide a simple method to modify the bottom contact Cu or Ag electrodes with organic charge transfer compounds
(Cu-TCNQ or Ag-TCNQ). The modification enhanced the workfunction of electrodes and improved the electrode/organic semiconductor contact which results in dramatic improvement of carrier injection. Therefore, we fabricated low cost Cu or Ag based OFETs with device performance comparable with the one of Au based OFETs. Besides, we investigated the influence of electrode morphology on the device performance by the formation of nanosized Cu electrodes. It has been discovered that introduction of source-drain electrodes with proper roughness is helpful to reduce the contact resistance. Fabrication of OFETs based on many organic semiconductors proved that it is a universal approach to improve the performance of bottom contact devices（Patent Number: 200610089591.X；Di CA, et al. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16418; Di CA, et al. Phys. Chem. Phys. Chem.2008, 10, 2302 (Front Cover)）. The result possess potential application in the patterning of organic crystals and construction of corresponding devices（Di CA et al. Chem. Mater. 2009, 21, 4873）.
4: Discovery and investigation of high performance top contact OFETs with Cu electrodes. The typical OFET electrode structure, with a bottom gate, can be divided into top-contact and bottom-contact configurations. With varied electrode deposition sequence, the OFETs with different electrode structure required different modification techniques and exhibit varied device performance. Top-contact OFETs usually have a good electrode/organic layer contact and exhibit high device performance. We discovered that many organic semiconductors based OFETs with Cu top-contact electrodes show comparable device performance with the one of Au top-contact devices. The most excellent performance up to 0.8 cm2V-1s-1 can be obtained for pentacene FETs with Cu top-contact. The high performance is result from good electrode/organic layer contact and the formation of Cu x O during the electrode deposition process or device storage in air. The spontaneous formed Cu x O possess matched energy level with many organic semiconductors and bring on improved device performance (Patent Application Number: 200710118153.6；Di CA, et al. Adv. Mater. 2008, 20, 1286.). The results thus provide an effective way towards high performance low cost top-contact OFETs (High-tech Materials Alert, 2008, 25, 9).
5: Development of novel graphene patterning method and its applications in OFETs. Graphene, single or few layer of two dimensional graphite, received great interest among condensed physics and material sciences due to its unusual and stable structure. We developed a novel vapor deposition method with ethanol as the carbon source to fabricate patterned graghene using the patterned copper or silver and demonstrated its application in OFETs. The patterned graphene exhibit good contact with organic semiconductors, with low carrier injection barrier for p-type OFETs and can serve as excellent source-drain electrodes for OFETs. The pentacene based bottom-contact devices with channel length of 5 m can reach high mobility of 0.53 cm2V-1s-1
which is one of the best result for pentacene bottom contact devices with bare SiO2 dielectric layer (Patent Application Number: 200710177814.2; Di CA, et al.Adv. Mater. 2008, 20, 3289). The result demonstrates novel approach to fabricate patterned graphene and open a new application of graphene in OFETs (NPG, Asia Materials, https://www.doczj.com/doc/a512762986.html,/asia-materials/highlight.php?id=291；Pang, SP et al. Adv. Mater. 2009, 21, 3488；Cao Y, et al. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 2743). The result is the first experimental step towards integrating graphene and conjugated organics （Burghard, M. et al. Adv. Mater. 2009, 21，2586.）.
6: Discovery of relationship between the device stability and dielectric/organic layer interfaces and fabrication of high performance pentacene FETs.
Device stability, a hot topic in the organic optoelectronic device field, is widely believed to be related to the properties of organic semiconductors. Pentacene is the most widely investigated organic semiconductor for OFETs. However, poor device stability is the key shortcomings that impede its real application. We discovered that the device stability of pentacene OFETs in air is strongly related to the properties of dielectric layers. The device performance of pentacene FETs with bare SiO2 can maintain for 7 months. By the investigation of relationship between the device stability and dielectric layer surface energy, we suggest the pentacene aggregation and phase transfer should be responsible for the device performance degradation for devices with low surface energy dielectric layer (OTS modified SiO2). We obtained high performance pentancene FETs with high mobility up to 1.8 cm2V-1s-1 and excellent stability by the optimization of dielectric layer（Di CA, et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 7268.）.
In summary, centering on investigation of interface phenomenon, we fabricated high performance OLEDs, OFETs and OLEFTs by the device design and optimization. Also, a series of novel interface approaches were explored to improving the device performance and stability, lowering the the fabrication cost and power consumption (Di CA, et al.J. Phys. Chem. B 2007, 111, 14083(Feature Article, Front Cover), Di CA, et al. Acc. Chem. Res. 2009，42，1573). These results might boost further development of organic optoelectronic devices towards real applications.
Key words: organic light-emitting diodes, organic field-effect transistors, organic light-emitting transistors, interface, electrode modification
oracle数据库实时同步技术解决方案研究 近幾年，容灾及高可用已经成为信息数据中心建设的热门课题。本文在对oracle数据库同步技术的初步研究的基础上，根据大庆油田数据中心的实际情况，提出以goldengate和dataguard这两种技术为主的同步解决方案。通过对两种技术的对比研究，根据不同的应用需求选择适合的技术，强调了数据实时同步作为数据库容灾的重要手段，通过实时的数据同步提供高可用的业务分离的应用环境，大大降低主库的压力，保证数据的安全性和高可用性。 标签：数据库同步；goldengate；dataguard；容灾；高可用 一、数据库同步技术 数据库同步是在两个以上的数据库之间进行数据交换，以使得任何一个数据库的改变，会以同样的方式出现在另一个数据库里。数据库同步可以是单向的，也可以是双向的。单向同步也叫主从同步。只有主数据库的改变可以被复制到从数据库里去，从数据库是被动的。双向同步顾名思义就是任何一端的数据变化都要同步到另一端，因为这种同步对应用的要求很高，成功的案例并不多，现实中，应用最为广泛的是单向同步。使用数据库同步技术，用户可以将一份数据发布到多台服务器上，也可以从多台服务器到一台服务器上，从而使不同的服务器用户都可以在权限的许可的范围内共享这份数据。同步技术可以确保分布在不同地点的数据自动同步更新，从而保证数据的一致性。 二、Oracle提供的数据同步方案 从实现机制来分的话，Oracle的数据同步主要分为两大类： （一）运用Oracle数据库内部的机制来实现 1、触发器/Job+DBLINK的方式，可同步和定时刷新。 这种方式主要用于单个数据表，数据量较小的情况。这种方式对网络要求较高，如果两个数据库之间的网络中断，那么主库那边就会报错，而且如果表数多或数据量大的话对数据库性能影响很大，所以这种方式现在很少被采用了。 2、物化视图刷新的方式，有增量刷新和完全刷新两种模式，定时刷新。 物化视图的方式的缺点与触发器方式的缺点基本一致，所以要慎重使用。 3、高级复制，分为多主复制和物化视图复制两种模式。其中多主复制能进行双向同步复制和异步复制，物化视图用于单向复制，定时刷新，高级复制也是基于触发器（trigger）原理，因此高级复制只能到表一级，而且只能是单向复制，否则会冲突，高级复制同样对数据库性能影响很大。
光电器件性能测试与应用 一、实验目的： 1．了解光敏二极管、三极管的结构及工作原理。 2．掌握常用光敏器件的性能和极限参数。 3．体验光敏器件的具体应用。 二、光敏器件的工作原理 2．1 光敏二极管是一种光伏效应器件。由于势垒区内建电场的作用。PN 结、肖特基结（即金属半导体结）等在受光照时会产生一个光生电动势，这就是光伏效应。以光伏效应为工作机理的器件通称为光伏效应器件。因此，光敏二极管、光敏三极管及均效应光敏管，光激可控硅等特种光敏器件，都属于光伏效应器件。 在光照下，若入射光子的能量大于禁带宽度，则PN 结内会产生光生电子空穴对，这些光生载流子存在了一段长短不同的时间后，又会因复合而消失。如图2-1所示，势垒区两边 产生的载流子中总有一部分能在复合前扩散到 势垒区的边界，基中少子受势垒区电场的吸引被扫向对面区域，多子则受势垒区电场的排斥而留在本区。势垒区内产生的光生电子和光生空穴一经产生使受到电场的作用。分别被扫向N 区和P 区，这样，就产生出由势垒区中产生的电子空穴对及势垒区两边能运动到势垒区的少子所构成的光电流I L ，它的方向是由N 区经势垒区流向P 区，即与光照对PN 结的反向饱和电流方向相同，因此，若I L 仅表示光电流的数值，则这个光电流应写为﹣I L ，以保持PN 结电流的习惯方向。 当PN 结短路时，这个光电流将全部流过 短接回路，即从势垒区和P 区流入N 区的光生电子将通过短接回路全部流到P 区电极处，与P 区流出的光生空穴复合，因此，短路时外接回路中的电流是I L ，方向由P 端（“端”指外端电极处，下同）流向N 端，即I =﹣I L ，这时，PN 结中的载流子浓度维持平衡值，势垒高度亦无变化。 当PN 结开路或接有负载时，势垒区电场收集的光生载流子便不能或不能全部流出，P 区和N 区就分别出现光生空穴和光生电子的积累，它使P 区电位升高，N 区电位降低，造成 了一个光生电动势，这电动势使势垒高度下降，相当于加在PN 结上的正向偏压，只不过这是光照造成的而不是用电源馈送的，故称为光生电压。它使P 区光生空穴和N 区光生电子分别向N 区和P 区回注，并分别在N 区与P 区与电子和空穴复合，形成了由P 区以势垒区指向N 区的正向注入电流I J ，若PN 结开路，则流过势垒区的总电流应为零，I J 有最大值，即 max max ()0,J L J L I I I I +?==
光电器件研究进展和发展趋势 原荣信息产业部电子第三十四研究所研究员 摘要：建设光纤接入网和DWDM系统离不开各种光学材料和器件，诸如光纤和光缆、连接器和耦合器、光发射/接收器、光波分复用/解复用器、光滤波器、光放大器、光开关以及光分插复用器等。本文就光纤通信系统用到的光电器件的研究进展和发展趋势作一个简要介绍。 一、光有源器件 1.1 可调谐激光器 可调谐激光器是实现宽带测试、WDM和光纤放大器泵浦的最重要的器件,近年制成的单频激光器都用多量子阱(MQW)结构、分布反馈(DFB)式或分布布喇格反射(DBR)式结构,有些能在80nm范围内调谐。在半导体激光器后面加上一个光纤布喇格光栅,可使波长稳定,如美国E-TEK研制的980nm泵浦激光器,输出光功率达220mW,又如法国alcatel Optronics公司研制的1480nm泵浦激光器,不但在半导体激光器后面加了一个光纤布喇格光栅,而且尾纤采用保偏光纤,既使波长稳定,又使功率也稳定。美国MPB公司推出的EBS-4022宽带光源,其输出功率达22dBm,在C波段40nm的带宽上,其平坦度≤1dB。美国Santec公司推出的TSL-220可调谐激光器,为保证pm数量级的波长精度,内置一个波长监测器；为去除ASE啐噪声,还内置一个可调谐滤波器,可调谐范围竟达80nm。 1.2光放大器 目前广泛使用的是光纤放大器,它有掺铒和掺氟2种,其单泵浦的增益典型值为17dB,双泵浦的增益典型值为35dB,噪声系数一般为5~7dB,带宽为30nm,在带宽内的增益偏差为1dB。在氟基光纤上掺镨就可制作出掺镨光纤放大器（PDFFA）,可应用于工作在1.3mm波段上的G.652光纤。 半导体激光放大器（SLA）芯片具有高达30～35dB的增益,除输入和输出端存在总共8～10dB 的耦合损耗外,还有22～25dB的增益,另外行波半导体激光器具有很宽的带宽,可以对窄至几个ps的超窄光脉冲进行放大。SLA的另一个重要优点是它可与光发射机和接收机一起被单片集成在一起。欧洲ACTS KEOPS计划资助的全光分组交换系统采用的全光分组交换节点,在输入输出接口、光交换矩阵中都使用了半导体光放大器,在ns量级范围内实现了光门电路波长选择和波长转换器件的功能。 1.2.3 光纤喇曼放大器 当强激光通过光纤时,将产生受激喇曼散射(SRS)。光纤喇曼放大器（FRA）就是利用强泵浦光束通过光纤传输产生的受激喇曼散射。光纤喇曼放大器可覆盖的光谱范围宽,比泵浦光波长大约长100nm的波长区均可获得最大的增益,目前增益带宽已达132nm。这样通过选择泵浦光波长,就可实现任意波长的光放大,所以喇曼放大器是目前唯一能实现1290~1660nm光谱放大的器件。另外,它适用于任何种类的光纤。 光纤喇曼放大器由于其自身固有的全波段可放大的特性和可利用传输光纤做在线放大的优点,1999年已成功地应用于DWDM系统中。使用分布光纤喇曼放大器,可以增大传输距离,提高传输比特率,另外还允许通过加密信道间隔,提高光纤传输的复用程度和传输容量。传输跨距的延伸,有时可免除在两地之间安装昂贵的3R中继器,特别是在大陆和海岛、海岛和海岛间的海缆通信中,具有特别的意义。富士通在211×10Gb/s的DWDM系统中,使无中继传输距离从50km增加到80km,使系统传输距离达到7200km。朗讯和阿尔卡特也有类似的实验。阿尔卡特报道已将32×40Gb/s的无中继DWDM系统的传输距离延伸到250km。 1.3 光纤激光器
目录 摘要 (1) Abstract (1) 1 光电效应的概念 (1) 1.1光电导效应 (2) 1.2光生伏特效应 (2) 2 光电效应的实验规律 (2) 3 光电效应和经典理论的矛盾处 (3) 4 光电效应的科学解释 (3) 5 光电效应的物理意义 (3) 6光电效应在近代技术中的应用 (4) 6.1常用的光电器件 (4) 6.2常用光电器件的检测 (5) 结语 (6) 参考文献 (6)
光电效应及其应用 摘要:本文介绍了光电效应的发现及发展，简要叙述了爱因斯坦的光量子假说对光电效应的解释及通过实验来验证了爱因斯坦的光量子假说对光电效应解释的正确性。并介绍了光电效应在现代科学技术中的应用。 关键词:光电效应；光量子；频率；相对论 The photoelectric effect and its application Absract：This passage introduce the discovery and development of photo-electr- ic effect, it brief introduce Einstein's light quanta hypothesis's contribute to explainin- g photo-electric effect and theory physics，it also introduce the application of photo-electric effect in modern scientific technology. Key words：Photoelectric effect；Light quantum；Frequency；Theory of Relativity 引言 光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。 光照射到某些物质上，有电子从物质表面发射出来的现象称之为光电效应（Photoelectric effect）。这一现象最早是1887年赫兹在实验研究麦克斯韦电磁理论时偶然发现的。之后霍尔瓦克斯、J·J·汤姆孙、勒纳德分别对这种现象进行了系统研究，命名为光电效应，并得出一些实验规律。1905年，爱因斯坦在《关于光的产生和转化的一个启发性观点》一文中，用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。1916年，美国科学家密立根通过精密的定量实验证明了爱因斯坦的理论解释，从而也证明了光量子理论，使其逐渐地被人们所接受。 1 光电效应的概念 光电效应分为：外光电效应和内光电效应。光电效应中多数金属中的光电子 )逸出，不能从金属内深层逸出的结论。只能从靠近金属表面内的浅层(小于m
实验系列二、光敏电阻特性测试实验 光通路组件 图1-2 光敏电阻实验仪光通路组件 功能说明： 分光镜：50%透过50%反射镜，将平行光一半给照度计探头，一半给等测光器件，实验测试方便简单，照度计可实时检测出等测器件所接收的光照度。 1、实验之前，J4通过彩排线缆与光通路组件的光源接口相连，连接之后电路部分方可对光源对行控制。光照度计与照度计探头相连（颜色要相对应） 2、BM2拨向上时，光源发光为脉冲光，脉冲宽度由“脉冲宽度调节电位器”进行调节（用于做光敏电阻时间响应特性实验）。 一、实验目的 1、学习掌握光敏电阻工作原理 2、学习掌握光敏电阻的基本特性 3、掌握光敏电阻特性测试的方法 4、了解光敏电阻的基本应用 二、实验内容 1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验 2、光敏电阻的亮电阻、亮电流测试实验 3、光敏电阻光电流测试实验； 4、光敏电阻的伏安特性测试实验 5、光敏电阻的光电特性测试实验 6、光敏电阻的光谱特性测试实验 7、光敏电阻的时间响应特性测试实验 8、精密的暗激发开关电路设计实验 三、实验仪器 1、光敏电阻综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光照度计 1台 4、2#迭插头对（红色，50cm ） 10 根 5、2#迭插头对（黑色，50cm ） 10根 6、三相电源线 1根 7、实验指导书 1本 8、20M 示波器 1台
四、实验原理 1. 光敏电阻的结构与工作原理 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性。无光照时，光敏电阻值很大，电路中电流很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧减小，电路中电流迅速增大。 2. 光敏电阻的主要参数 光敏电阻的主要参数有： (1)光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流。 (2)光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 (3)亮电流与暗电流之差称为光电流。 3. 光敏电阻的基本特性 (1) 伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图2-2为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可见，光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U 曲线为直线。 （2）光照特性 光敏电阻的光照特性是描述光电流I 和光照强度之间的关系，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。图2-3为硫化镉光敏电阻的光照特性。 (3) 光谱特性 光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦称为光谱响应。图2-4 为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。 对应于不同波长，光敏电阻的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻光谱响应曲线也不同。 五、实验步骤 1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验 （1）将光敏电阻完全置入黑暗环境中（将光敏电阻装入光通路组件,不通电即为完全黑暗）,使用万用表测试光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R 暗。 (注：由于光敏电阻个性差异，某些暗电阻可能大于200M 欧，属于正常。) （2）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 4030 2010 I / m A 10010001 x 500 mW 1001 x 200 101 x 0.05 0.100.150.200.250.300.350.40I / m A S r / (%) 20 40 60 80 100 0 1.53
数据库实时同步技术解决方案 一、前言 随着企业的不断发展，企业信息化的不断深入，企业内部存在着各种各样的异构软、硬件平台，形成了分布式异构数据源。当企业各应用系统间需要进行数据交流时，其效率及准确性、及时性必然受到影响。为了便于信息资源的统一管理及综合利用，保障各业务部门的业务需求及协调工作，常常涉及到相关数据库数据实时同步处理。基于数据库的各类应用系统层出不穷，可能涉及到包括ACCESS、SQLSERVER、ORACLE、DB2、MYSQL等数据库。目前国内外几家大型的数据库厂商提出的异构数据库复制方案主要有：Oracle的透明网关技术，IBM的CCD表（一致变化数据表）方案，微软公司的出版者/订阅等方案。但由于上述系统致力于解决异构数据库间复杂的交互操作，过于大而全而且费用较高，并不符合一些中小企业的实际需求。 本文结合企业的实际应用实践经验，根据不同的应用类型，给出了相应的数据库实时同步应用的具体解决方案，主要包括： (1) SQLSERVER 到SQLSERVER 同步方案 (2) ORACLE 到SQLSERVER 同步方案 (3) ACCESS 到SQLSERVER/ORACLE 同步方案
二、异构数据库 异构数据库系统是相关的多个数据库系统的集合，可以实现数据的共享和透明访问，每个数据库系统在加入异构数据库系统之前本身就已经存在，拥有自己的DMBS。异构数据库的各个组成部分具有自身的自治性，实现数据共享的同时，每个数据库系统仍保有自己的应用特性、完整性控制和安全性控制。异构数据库的异构性主要体现在以下几个方面： 1、计算机体系结构的异构 各数据库可以分别运行在大型机、小型机、工作站、PC嵌入式系统中。 2、基础操作系统的异构 各个数据库系统的基础操作系统可以是Unix、Windows NT、Linux等。 3、DMBS本身的异构 可以是同为关系型数据库系统的Oracle、SQL Server等，也可以是不同数据模型的数据库，如关系、模式、层次、网络、面向对象，函数型数据库共同组成一个异构数据库系统。 三、数据库同步技术
光电探测器特性测试实验 光电探测器是一种将辐射能转换成电讯号的器件，是光电系统的核心组成部分，在光电系统中的作用是发现信号、测量信号，并为随后的应用提取某些必要的信息。光电探测器的种类很多，新的器件也不断出现，按探测机理的物理效应可分为两大类：一类是利用各种光子效应的光子探测器，另一类是利用温度变化的热探测器。 1、光敏电阻 光敏电阻是用光电导体制成的光电器件，又称光导管．它是基于半导体光电效应工作的。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时可加直流电压，也可以加交流电压。当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值(亮电阻)急剧减少，因此电路中电流迅速增加。 光敏电阻的暗电阻越大．而亮电阻越小．则性能越好，也就是说，暗电流要小，光电流要大，这样的光敏电阻的灵敏度就高。实际上，大多数光敏电阻的暗电阻往往超过1M欧，甚至高达100MΩ，而亮电阻即使在正常白昼条件下也可降到1kΩ以下，可见光敏电阻的灵敏度是相当高的。 频率特性：非平衡载流子的产生与复合都有一个时间过程，在一定程度上影响了光敏电阻对变化光照的响应。
光谱响应特性：由所用半导体材料的禁带宽度决定。PbS 2、 光敏二极管 光敏二极管是一种光伏探测器，主要利用了PN 结的光伏效应。对光伏探测器总的伏安特性可表达为 s kT qV s s D I e I I I I --=-=)1(0 式中I 中是流过探测器总电流，I so 二极管反向饱和电流，I s 是光照时的光电流，q 是电子电荷，V 是探测器两端电压，k 为玻耳兹曼常数，T 器件绝对温度。 当入射光的强度发生变化，通过光敏二极管的电流随之变化，于是在光敏二极管的二端电压也发生变化。光照时导通，光不照时，处于截止状态，并且光电流和照度成线性关系。 光照特性：输出的饱和光电流与光照度之间的关系。 光谱特性：取决于所采用材料的禁带宽度，同事也与结构工艺有着密切的关系。 频率特性：由光生载流子的渡越时间和L R j C 的乘积决定。 伏安特性：在零偏压下，光电二极管仍有光电流，这是光生伏特效应所产生的短路电流。 3、 光敏三极管 在光敏二极管的基础上，为了获得内增益，就利用了晶体三极管的电流放大作用，用Ge 或Si 单晶体制造NPN 或PNP 型光敏三极管。 光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个一般晶体管基极和集电极并联：集电极-基极产生的电流，输入到三极管的基极再放大。不同之处是，集电极电流（光电流）由集电结上产生的I φ控制。集电极起双重作用：把光信号变成电信号起光电二极管作用；使光电流再放大起一般三极管的集电结作用。一般光敏三极管只引出E 、C 两个电极，体积小，光电特性是非线性的，广泛应用于光电自动控制作光电开关应用。
图1-31发光二极管测量 光电元器件 1. 发光二极管的检测 ① 正、负极的判别 将发光二极管放在一个光源下，观察两个金属片的大小，通常金属片大的一端为负极，金属片小的一端为正极。 ② 发光二极管测量 发光二极管除测量正、反向电阻外，还应进一步检查其是否发光。发光二极管的工作电压一般在1.6V 左右，工作电流在1mA 以上时才发光。用R ×10K Ω挡测量正向电阻时，有些发光二极管能发光即可说明其正常。对于工作电流较大的发光二极管亦可用图1-31所示电路进行检测。 ① 性能好坏的判断 用万用表R×10K 档，测量发光二极管的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为10～20K Ω，反向电阻值为250KΩ～∞（无穷大）。较高灵敏度的发光二极管，在测量正向电阻值时，管内会发 微光。若用万用表R×1K 档测量发光二极管的正、反向电阻 值，则会发现其正、反向电阻值均接近∞（无穷大），这是因 为发光二极管的正向压降大于1.6V （高于万用表R×1K 档内 电池的电压值1.5V ）的缘故。用万用表的R×10K 档对一只220μF/25V 将充电后的电容器正极接发光二极管正极、电容器负极接发光二极管负极，若发光二极管有很亮的闪光，则说明该发光二极管完好。也可用3V 直流电源，在电源的正极串接1只33Ω电阻后接发光二极管的正极，将电源的负极接发光二极管的负极（见图1-31），正常的发光二极管应发光。或将1节1.5V 电池串接在万用表的黑表笔（将万用表置于R×10或R×100档，黑表笔接电池负极，等于与表内的1.5V 电池串联），将电池的正极接发光二极管的正极，红表笔接发光二极管的负极，正常的发光二极管应发光。 2. 红外发光二极管的检测 ① 正、负极性的判别 红外发光二极管多采用透明树脂封装，管心下部有一个浅盘，管内电极宽大
实验报告 姓名：班级：学号：实验成绩： 同组姓名：实验日期：08/4/14 指导老师：助教15 批阅日期： 光敏电阻基本特性的测量 【实验目的】 1.了解光敏电阻的工作原理及相关的特性。 2.了解非电量转化为电量进行动态测量的方法。 3.了解简单光路的调整原则和方法. 4.在一定照度下，测量光敏电阻的电压与光电流的关系。 5.在一定电压下，测量光敏电阻的照度与光电流的关系。 【实验原理】 1 光敏电阻的工作原理 在光照作用下能使物体的电导率改变的现象称为内光电效应。本实验所用的光敏电阻就是基于内光电效的光电元件。当内光电效应发生时，固体材料吸收的能量使部分价带电子迁移到导带，同时在价带中留下空穴。这样由于材料中载流子个数增加，使材料的电导率增加。电导率的改变量为： (1) 式中e为电荷电量；为空穴浓度的改变量；为电子浓度的改变量；为空穴的迁移率；为电子的迁移率。当光敏电阻两端加上电压U后，光电流为 (2) 式中A为与电流垂直的截面积，d为电极间的距离。 用于制造光敏电阻的材料主要有金属的硫化物、硒化物和锑化物等半导体材料．目前生产的光敏电阻主要是硫化镉．光敏电阻具有灵敏度高、光谱特性好、使用寿命长、稳定性能高、体积小以及制造工艺简单等特点，被广泛地用于自动化技术中．
本实验光敏电阻得到的光照由一对偏振片来控制。当两偏振片之间的夹角为时，光照为，其中：为不加偏振片时的光照，D为当量偏振片平行时的透明度。 2 光敏电阻的基本特性 光敏电阻的基本特性包括伏-安特性、光照特性、光电灵敏度、光谱特性、频率特性和温度特性等。本实验主要研究光敏电阻的伏-安特性和光照特性。3.附上实验中的光路图: 【实验数据记录、实验结果计算】 1测量光敏电阻的电压与光电流的关系 在调整好光路后，就可以做这一个内容的实验了。下面附上这个实验内容的电路图：
分布式数据库数据同步技术研究 由于分析式数据库同步技术应用越来越广泛，因此相关的研究也备受人们关注。本文主要是从分布式数据库同步技术的流程，以及数据同步的方法来对其进行阐述，以供大家参考。 标签：分布式数据库同步技术研究 一、前言 经济逐步发展，企业的数量和规模都在不断增多，每个企业在各地都有自己的子公司，为了能够使不同的公司运用相同的数据，就要采取数据库同步技术来解决。但是，因为其操作复杂，对网络以及系统的依赖性比较高，其运用时经常出现各种问题。 二、分布式数据库同步技术概述 1.分布式数据库的定义以及特征 分布式数据库又称DDB，其是Distributed Database的英文简称，它是一个数据库的集合，该集合包括计算机网络当中的每一个场地以及节点上面的数据库。分布式数据库有两大特点，即分布性和逻辑的协调性相统一。分布性是指所有的数据不是仅仅存放在单个的计算机的储存器上，而是根据整体的需要，将数据进行划分，形成具有一定结构的数据子集，然后将其储存在各个场所中;逻辑协调性就是指分布在不同场所的数据子集，其相互之间互相制约，使其形成一个逻辑上的整体。 2.数据同步技术 数据同步技术利用的是分布式数据库，使数据库中位于不同场所的数据实现同步更新，从而实现数据库的分布式处理应用。该项技术可以大大地提高用户使用和处理数据的透明程度，使每一个站点的自治性也有所提高。 三、技术同步的过程 根据数据同步流程，按照典型的三步数据同步过程，采用基于XML与.NET Removing的分布式数据同步模型，该数据同步模型采用松散一致性的单向数据同步方式，同步时由源端以推式方式进行。数据同步系统由三个部分组成，分别是更新差异数据模块、捕获差异数据模块以及分发差异数据。 该模型主要适用的是具有触发器功能的数据库管理系统，其是在https://www.doczj.com/doc/a512762986.html,平台上面构建而成的，它通过触发器来讲源数据库中的数据变化情况进行捕获，其数据变化的差异称作为差异数据，差异数据会在源端进行储存，
光敏二极管特性测试实验 一、实验目的 1.学习光电器件的光电特性、伏安特性的测试方法； 2.掌握光电器件的工作原理、适用范围和应用基础。 二、实验内容 1、光电二极管暗电流测试实验 2、光电二极管光电流测试实验 3、光电二极管伏安特性测试实验 4、光电二极管光电特性测试实验 5、光电二极管时间特性测试实验 6、光电二极管光谱特性测试实验 7、光电三极管光电流测试实验 8、光电三极管伏安特性测试实验 9、光电三极管光电特性测试实验 10、光电三极管时间特性测试实验 11、光电三极管光谱特性测试实验 三、实验仪器 1、光电二三极管综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光照度计 1个 4、电源线 1根 5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 7、三相电源线 1根 8、实验指导书 1本 四、实验原理 1、概述
随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。 光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。 光敏二极管和光电池一样，其基本结构也是一个PN结。与光电池相比，它的突出特点是结面积小，因此它的频率特性非常好。光生电动势与光电池相同，但输出电流普遍比光电池小，一般为数微安到数十微安。按材料分，光敏二极管有硅、砷化铅光敏二极管等许多种，由于硅材料的暗电流温度系数较小，工艺较成熟，因此在实验际中使用最为广泛。 光敏三极管与光敏二极管的工作原理基本相同，工作原理都是基于内光电效应，和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。 2、光电二三极管的工作原理 光生伏特效应：光生伏特效应是一种内光电效应。光生伏特效应是光照使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象。对于不均匀半导体，由于同质的半导体不同的掺杂形成的PN结、不同质的半导体组成的异质结或金属与半导体接触形成的肖特基势垒都存在内建电场，当光照射这种半导体时，由于半导体对光的吸收而产生了光生电子和空穴，它们在内建电场的作用下就会向相反的方向移动和聚集而产生电位差。这种现象是最重要的一类光生伏特效应。均匀半导体体内没有内建电场，当光照射时，因眼光生载流子浓度梯度不同而引起载流子的扩散运动，且电子和空穴的迁移率不相等，使两种载流
实验十-光敏电阻及光敏二极管的特性实验 实验1：光敏电阻的特性实验 一、实验目的 了解光敏电阻的光照特性和伏安特性。 二、实验原理 在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态，引起电导率的变化，这种现象称为光电导效应。光电导效应是半导体材料的一种体效应。光照愈强，器件自身的电阻愈小。基于这种效应的光电器件称光敏电阻。光敏电阻无极性，其工作特性与入射光光强、波长和外加电压有关。实验原理图如图10-1。 三、实验器械 主机箱中的转速调节0～24V 电源、±2V～±10V 步进可调直流稳压电源、电流 表、电压表；光电器件实验（一）模板、光敏电阻、发光二极管、庶光筒。 四、实验接线图 五、实验数据记录和数据处理 1：亮电阻和暗电阻测量
实验数据如下： 2：光照特性测量 实验数据如下： 实验数据拟合图像如下： 3：伏安特性测量 实验数据如下： 实验数据拟合图像如下： 六、实验思考题
1：为什么测光敏电阻亮阻和暗阻要经过10 秒钟后读数，这是光敏电阻的缺点，只能应用于什么状态？ 答：稳定态 实验2：光敏二极管的特性实验 一、实验目的 了解光敏二极管工作原理及特性。 二、实验原理 当入射光子在本征半导体的p-n 结及其附近产生电子—空穴对时，光生载流子受势垒区电场作用，电子漂移到n 区，空穴漂移到p 区。电子和空穴分别在n 区和p 区积累，两端便产生电动势，这称为光生伏特效应，简称光伏效应。光敏二极管基于这一原理。如果在外电路中把p-n 短接，就产生反向的短路电流，光照时反向电流会增加，并且光电流和照度基本成线性关系。 三、实验器械 主机箱中的转速调节0～24V 电源、±2V～±10V 步进可调直流稳压电源、电流表、电压表；光电器件实验（一）模板、光敏二极管、发光二极管、庶光筒 四、实验接线图 将上图中的光敏电阻更换成光敏二极管（注意接线孔的颜色相对应即+、-极性），按上图安装接线，测量光敏二极管的暗电流和亮电流。 五、实验数据记录和数据处理 1：光照特性 亮电流测试实验数据如下： 实验数据拟合图像如下：
有机小分子电致发光材料在OLED的发展与应用的综述电致发光(electroluminescence，EL)，指发光材料在电场的作用下，受到电流或电场激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。能够产生这种电致发光的物质有很多种，但目前研究较多而且已经达到实际应用水平的，主要还是无机半导体材料，无机 EL 器件的制作成本较高，制作工艺困难，发光效率低，发光颜色不易实现全色显示，而且由于很难实现大面积的平板显示，使得这种材料的进一步发展具有很严峻的局限性。由于现有的显示技术无法满足我们生产生活的需要，因此促使人们不断地寻求制备工艺成本更低、性能更好的发光材料。有机电致发光材料（organic light-emitting device，OLED）逐渐的进入了人们的视野，人们发现它是一种很有前途的、新型的发光器件。有机电致发光就是指有机材料在电流或电场的激发作用下发光的现象。根据所使用的有机材料的不同，我们将有机小分子发光材料制成的器件称为有机电致发光材料，即 OLED；而将高分子作为电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光材料，即 PLED。不过，通常人们将两者笼统的简称为有机电致发光材料 OLED。 一.原理部分 与无机发光材料相比，有机电致发光材料具有很多优点：光程范围大、易得到蓝光、亮度大、效率高、驱动电压低、耗能少、制作工艺简单以及成本低。综上所述，有机电致发光材料在薄膜晶体管、
太阳能电池、非线性发光材料、聚合物发光二极管等方面存在巨大的需求，显示出广泛的应用前景，因而成为目前科学界和产业界十分热门的科研课题之一。虽然，世界上众多国家投入巨资致力于有机平板显示器件的研究与开发，但其产业化进程还远远低于人们的期望，主要原因是器件寿命短、效率低等。目前有很多关键问题没有解决：1. 光电材料分子结构、电子结构和电子能级与发光行为之间的关系，这是解决材料合成的可能性、调控材料发光颜色、色纯度、载流子平衡及能级匹配等关键问题的理论和实验依据； 2. 光电材料和器件的退化机制、器件结构与性能之间的关系、器件中的界面物理和界面工程等，这是提高器件稳定性和使用寿命的理论和实验基础，也是实现产业化、工业化的根本依据。 1.基态与激发态 “基态”在光物理和光化学中指的是分子的稳定态，即能量最低的状态。如果一个分子受到光或电的辐射使其能量达到一个更高的数值后，分子中的电子排布不完全遵从构造原理，这时这个分子即处于“激发态”，它的能量要高于基态。基态和激发态的不同并不仅仅在于能量的高低上，而是表现在多方多面，例如分子的构型、构象、极性、酸碱性等。在构型上主要表现在键长和二面角方面，与基态相比，激发态的一个电子从成键轨道或非成键轨道跃迁到反键轨道上，使得键长增长、键能级降低；同时，由于激发后共轭性也发生了变化，所以二面角即分子的平面性也发生了明显的改变。 2.吸收和发射
实验1 光电探测器光谱响应特性实验 实验目的 1. 加深对光谱响应概念的理解； 2. 掌握光谱响应的测试方法； 3. 熟悉热释电探测器和硅光电二极管的使用。 实验内容 1. 用热释电探测器测量钨丝灯的光谱特性曲线； 2. 用比较法测量硅光电二极管的光谱响应曲线。 实验原理 光谱响应度是光电探测器对单色入射辐射的响应能力。电压光谱响应度 ()v R λ定义为在波长为λ的单位入射辐射功率的照射下，光电探测器输出的信号 电压，用公式表示，则为 () ()() v V R P λλλ= (1-1) 而光电探测器在波长为λ的单位入射辐射功率的作用下，其所输出的光电流叫做探测器的电流光谱响应度，用下式表示 () ()() i I R P λλλ= (1-2) 式中，()P λ为波长为λ时的入射光功率；()V λ为光电探测器在入射光功率 ()P λ作用下的输出信号电压；()I λ则为输出用电流表示的输出信号电流。为简 写起见，()v R λ和()i R λ均可以用()R λ表示。但在具体计算时应区分()v R λ和()i R λ，显然，二者具有不同的单位。 通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射,然后测量在各种波长的辐射照射下光电探测器输出的电信号()V λ。然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率()P λ需要利用参考探测器（基准探测器）。即使用一个光
谱响应度为()f R λ的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。由参考探测器的电信号输出（例如为电压信号）()f V λ可得单色辐射功率()=()()f P V R λλλ，再通过(1-1)式计算即可得到待测探测器的光谱响应度。 本实验采用单色仪对钨丝灯辐射进行分光，得到单色光功率()P λ ，这里用响应度和波长无关的热释电探测器作参考探测器，测得()P λ入射时的输出电压为()f V λ。若用f R 表示热释电探测器的响应度，则显然有 ()()f f f V P R K λλ= (1-3) 这里f K 为热释电探测器前放和主放放大倍数的乘织，即总的放大倍数。在本实验中=100300f K ?，f R 为热释电探测器的响应度，实验中在所用的25Hz 调制频率下，=900/f R V W 。 然后在相同的光功率()P λ下，用硅光电二极管测量相应的单色光，得到输出电压()b V λ，从而得到光电二极管的光谱相应度 ()() ()()()b b f f f V K V R P V R K λλλλλ= = (1-4) 式中b K 为硅光电二极管测量时总的放大倍数，这里=150300b K ?。 实验仪器 单色仪、热释电探测器组件、光电二极管探测器组件、选频放大器、光源。
项目一 常见光电器件的应用 把从光信号转换到电信号的器件称之为“光电器件”的话，则电真空器件中主要有光电管、光电倍增管、摄像管、影像增强管等；半导体器件中主要有光电池、光敏电阻、光敏三极管、摄像头上使用的CCD 器件；光耦合器大约也可以算上，不过它是利用光敏器件与半导体发光元件的组合，不是单纯的光电器件。 现在有将 LED 器件也称为光电器件，那么“陶瓷场致发光屏”是否也应属光电器件，因为它也是通电后发光的器件，也就是将电信号转换为光信号的器件？实际上，场致发光屏应该属“电光源”之一。 任务一 光敏电阻器及其应用 1、光敏电阻器基本知识 光敏电阻器是一种特殊的光电导器件，该电阻具有光 电导效应，当它受到光辐射后其电导率会发生变化，即其 阻值会发生改变。入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻 增大,光敏电阻器在电路中用字母“R ”或“RL ”、 “RG ”表示。一般用于光的测量、光的控制和光电 转换 （将光的变化转换为电的变化）。使用时无正负极之分。 图1 光敏电阻外观 2、光敏电阻器的组成 光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。 图2 光敏电阻器的组成部分 教学目的 1. 了解常见光电器件的识别与检测方法。 2. 能够根据常用光电电路进行电子制件并调试。 3. 有足够的动手能力完成项目中实操任务。 4. 培养课后反思的习惯，理解并掌握课后习题。
图3 光敏电阻器的相对灵敏度曲线 优点： ①光谱响应范围宽，尤其对红光和红外辐射有较高的灵敏度； ②所测的光强范围宽； ③灵敏度较高； ④工作电流大，可达数毫安； ⑤偏置电压低，无极性之分，使用方便。 缺点： ①强光照射下的线性较差； ②弛豫过程较长，响应速度慢； ③频率响应较差。 3、光敏电阻器的分类 按半导体材料分：本征型光敏电阻、掺杂型光敏电阻。后者性能稳定，特性较好，故目前大都采用它。 根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器： 紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。 红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅、锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。 可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。 4、光敏电阻器的应用 光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。
光电子技术基础实验报告 实验题目光敏电阻特性测量实验日期2020.09.04 姓名组别04 班级18B 学号 【实验目的】 1、了解光敏电阻的工作原理和使用方法； 2、掌握光强与光敏电阻电流值关系测试方法； 3、掌握光敏电阻的光电特性及其测试方法； 4、掌握光敏电阻的伏安特性及其测试方法； 5、掌握光敏电阻的光谱响应特性及其测试方法； 6、掌握光敏电阻的时间响应特性及其测试方法。 【实验器材】 光电技术创新综合实验平台一台 特性测试实验模块一块 光源特性测试模块一块 连接导线若干 【实验原理】 光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流子使它具有一定的电导，该电导称为暗电导，其倒数为暗电阻，一般的暗电导值都很小（或暗电阻阻值都很大）。当有光照射在光敏电阻上时，电导将变大，这时的电导称为光电导。电导随光照量变化越大的光敏电阻，其灵敏度就越高，这个特性就称为光敏电阻的光电特性，也可定义为光电流与照度的关系。 光敏电阻在弱辐射和强辐射作用下表现出不同的光电特性（线性和非线性），实际上，它的光电特性可用在“恒定电压”下流过光敏电阻的电流IP ，与作用到光敏电阻上的光照度 E 的关系曲线来描述，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。光敏电阻的本质是电阻，因此它具有与普通电阻相似的伏安特性。在一定的光照下，加到光敏电阻两端的电压与流过光敏电阻的亮电流之间的关系称为光敏电阻的伏安特性。 光敏电阻的符号和连接
【实验注意事项】 1、打开电源之前，将“电源调节”处旋钮逆时针调至底端； 2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验； 3、若照度计、电流表或电压表显示为“1＿”时说明超出量程，选择合适的量程再测量； 4、严禁将任何电源对地短路。 5、仪器通电测试前，一定要找老师检查后方可通电测试。 【主要实验步骤】 基础实验： 组装好光源、遮光筒和光探结构件，如下图所示： 1、打开台体电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为“000.0”为止。 2、特性测试模块的 0-12V（J5）和 GND 连接到台体的 0-30V 可调电源的 Vout+和 Vout- 上。 3、J5连接电流表+极，电流表-极连接光敏电阻套筒黄色插孔，光敏电阻套筒蓝色插孔连接J6，电压表+极连接光敏电阻套筒黄色插孔，电压表-极连接光敏电阻套筒蓝色插孔。光敏电阻红黑插座与照度计红黑插座相连。（RP1的值可根据器件特性自行选取） 4、将光源特性测试模块+5V，-5V和GND连接到台体的+5V，-5V和GND1上，航空插座FLED-IN与全彩灯光源套筒相连接。打开光源特性测试模块电源开关K101，将S601，S602， S603开关向下拨（OFF档），使光照强度为0，即照度计显示为0。 5、将S601，S602，S603开关向上拨（ON档），将可调电源电压调为5V，光源颜色选为白光，按“照度加”或“照度减”，测量照度为100Lx、150Lx、200Lx、250Lx、300Lx、350Lx、400Lx、450Lx、500Lx、550Lx、600Lx电压表对应的电压值U，电流表对应的电流值I，光敏电阻值 RL=U/I。且将实验数据记录于表1-1中： 6、改变电源供电偏压，分别记录电压为 7V 和 9V 时，不同光照度下对应的电流值，并分别记录于表 1-2 及表 1-3 中： 7、保持照度为 100Lx 不变，调节电源供电偏压，使供电偏压为 1V、2V、3V、4V、5V、 6V、7V、8V、9V、10V，分别记录对应的电流值，并记录表 1-4 中： 8、按“照度加”，调节使光照为 200Lx、400Lx，记录同一光照不同电压下对应的电流值，并分别记录表 1-5 至表 1-9 中： 9、使可调电源偏压调为 5V 分别测量不同颜色光在 200 Lx 光照强度下，光敏电阻的电流值，将各个光源 200 lx 照度下光敏电阻的电流值记录在表 1-10 中： 10、将S601，S602，S603开关向下拨（OFF档），将可调电源电压调为5V。将光源特性测试模块的J701与光源特性测试模块的J601，J602，J603插座相连接。观察光源特性测试模块的J701点波形和特性测试模块J6点波形，分析光敏电阻的时间响应特性。 11、将“电源调节”旋钮逆时针旋至不可调位置，关闭实验台电源。