银纳米粒子掺杂的扭曲向列液晶的电光特性研究

论文摘要

向列相液晶是一种重要的非线性光学材料,在液晶中掺入少量的杂质可以有效提高它的电光特性。近年来,纳米颗粒-液晶复合体系因其具有许多新奇的性质引起了研究人员们的极大兴趣。本论文研究了少量银纳米粒子掺杂的90°扭曲向列液晶在外电场作用下的电光特性。实验结果表明,在直流电场作用下,掺杂少量银纳米粒子可以有效降低扭曲向列液晶的开启电压和驱动电压。在交流电场作用下,随着掺杂浓度的增加,转变电压先减小后增大,最终观察到开启和驱动电压在交流电场下微弱降低的现象,说明存在一个最佳的掺杂浓度,使得扭曲向列液晶的电光特性得到最大的改善。经理论计算发现,掺杂银纳米粒子可以增强液晶-银纳米粒子复合材料的介电各向异性,并从样品的电容与直流电压关系实验中予以验证。这些发现可以应用于减小液晶器件的能量消耗上。对于电光响应特性,我们发现掺杂银纳米粒子的扭曲向列液晶的开启响应时间在直流和交流电场作用下都得到降低,但是,相同条件下,掺杂后样品的关闭响应时间却比未掺杂的样品要长。同时,我们还对在直流电场作用下,掺杂前后扭曲向列液晶的透过率随时间变化关系和电容随时间变化关系进行了研究,实验结果表明银纳米粒子的掺杂可以有效抑制分布在液晶中的离子电荷浓度,从而提高了样品直流电压的保持率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米粒子掺杂液晶的电光特性研究进展
• 60 与碳纳米管掺杂液晶电光特性研究'>1.2.1 C₆₀与碳纳米管掺杂液晶电光特性研究
• 1.2.2 铁电纳米粒子掺杂液晶电光特性研究
• 1.2.3 金属纳米粒子掺杂液晶电光特性研究
• 1.2.4 氧化物纳米粒子掺杂液晶电光特性研究
• 1.3 本论文的动机和目的
• 1.4 本论文的研究内容和结构
• 第2章 银纳米粒子掺杂的扭曲向列液晶的电场效应
• 2.1 引言
• 2.2 扭曲向列液晶的电场效应
• 2.2.1 转变电压
• 2.2.2 响应时间
• 2.2.3 电容特性
• 2.3 银纳米粒子掺杂对扭曲向列液晶电场效应的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 样品的制备与光学性质表征
• 3.1 引言
• 3.2 银纳米粒子掺杂的扭曲向列液晶盒的制备
• 3.2.1 银纳米粒子的制备
• 3.2.2 液晶盒的制作
• 3.2.3 材料的混合与注入
• 3.3 样品的光学性质表征
• 3.3.1 离散偶极近似
• 3.3.2 样品消光光谱
• 3.4 本章小结
• 第4章 银纳米粒子掺杂的扭曲向列液晶的电光特性实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 直流电场作用下样品的电压与透过率关系
• 4.2.1 实验光路图
• 4.2.2 电压与透过率关系
• 4.2.3 液晶盒中的屏蔽效应
• 4.2.4 透过率随时间变化关系
• 4.3 交流电场作用下样品的电压与透过率关系
• 4.3.1 电压与透过率关系
• 4.3.2 不同浓度掺杂样品电压透过率关系
• 4.3.3 交流电频率对液晶电光特性影响
• 4.3.4 电压与透过率关系实验结果讨论
• 4.4 银纳米粒子掺杂的扭曲向列液晶的响应时间测量
• 4.4.1 响应时间定义
• 4.4.2 直流电场作用下的响应时间
• 4.4.3 交流电场作用下的响应时间
• 4.4.4 响应时间测量实验的分析与讨论
• 4.5 本章小结
• 第5章 银纳米粒子掺杂的扭曲向列液晶的电容特性研究
• 5.1 引言
• 5.2 扭曲向列液晶的电容性质
• 5.3 样品电容特性测量
• 5.3.1 电容与直流电压的关系
• 5.3.2 电容随时间的变化关系
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢