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

1、聚對(duì)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(duì)絕緣聚合物中電荷注入、傳輸和存儲(chǔ)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(jiàn)。PET是電氣絕緣材料，當(dāng)其受到長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)電應(yīng)力作用時(shí)，會(huì)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(cè)量，并結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬對(duì)理解PET的結(jié)構(gòu)、性能等問(wèn)題有著十分重要的意義。
　　 本文對(duì)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(cè)量，并測(cè)量了相應(yīng)激勵(lì)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(shì)平面波方法，對(duì)PET的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行模擬仿真計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。測(cè)量結(jié)果表明：前期EL測(cè)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(shí)間的變化規(guī)律滿足指數(shù)衰減率，且光照時(shí)間越長(zhǎng)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(cè)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(gè)明顯的負(fù)場(chǎng)效應(yīng)與前期的EL測(cè)量的結(jié)果相

4、符。由PET薄膜的吸收光譜的吸收邊計(jì)算可得光能隙約為3.96eV:而由PL、PL和EL聯(lián)合測(cè)量光譜計(jì)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(jì)算得到的能隙約為2.7eV比實(shí)驗(yàn)值3.96eV要偏小，其偏差在40％范圍之內(nèi)。對(duì)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