直流高电场下PET薄膜的电致发光和电流测试

论文摘要

电致发光（electroluminescence-EL）是将电能直接转换成光能的现象,它与空间电荷有密切联系。电致发光有助于理解绝缘聚合物中电荷注入、传输和存储,解释电老化的阈值和耗散机制的研究,也能为监控老化率提供依据。由于高电场电致发光装置较复杂,至今国际上无商品化产品。哈尔滨理工大学在国家自然科学基金重点项目的资助下,在国内率先制成了极高电场下电致发光测量装置。本文利用该装置测试了聚对苯二甲酸乙二酯（PET）在直流高电场下的电致发光光强、光谱和相应的电流。实验表明:PET的发光光强随所加电场的增加而增大,外加电场强度小于约2.0MV/cm时EL强度与背景噪声相近,当外加电场强度大于约2.0MV/cm时EL强度随场强逐渐增大,当场强接近及大于3.5MV/cm时EL强度快速增加,场强继续增加,出现击穿。PET的电致发光过程中的电流基本上随所加电场的增加而增大,电流阈值在2.0MV/cm附近。2.0MV/cm附近很可能标志着PET薄膜老化的开始,3.5MV/cm附近很可能标志着预击穿的开始。光谱在300～400nm、400～460nm、500～600nm和680nm附近存在峰带,其中500～600nm峰带相对较强,预击穿信号出现后680nm附近的峰带增加很快。为了评价PET的介电性能,本文对实验数据用双参数Weibull分布解析法计算,得出了该薄膜在（24±1）℃,阶跃加压条件下的寿命和击穿电场的累积失效概率及可靠度方程,Weibull假设检验结果表明实验结果服从Weibull分布,算得其中值寿命为409.2min,中值击穿场强3.8MV/cm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 PET 的基本性质及用途
• 1.2 电致发光的基本现象及国内外研究现状
• 1.3 本课题的研究目的和意义
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 电致发光的基本理论
• 2.1 聚合物的电老化
• 2.1.1 聚合物的陷阱和偶极子机制
• 2.1.2 聚合物的电老化
• 2.2 电致发光的物理基础
• 2.2.1 高能电子与发光中心的非弹性碰撞发光
• 2.2.2 载流子双极注入式发光
• 2.3 电致发光的化学基础
• 2.3.1 激发态的电子组态
• 2.3.2 激发态的衰减
• 2.3.3 辐射能量转移
• 2.4 电致发光的物理化学过程
• 2.4.1 物理过程
• 2.4.2 化学过程
• 2.5 电致发光过程的特点
• 2.5.1 电致发光的测试方法
• 2.5.2 电致发光与局部放电发光的区别
• 2.5.3 电致发光与光致发光的联系
• 2.6 本章小结
• 第3章 绝缘固体中的电流
• 3.1 体内电导
• 3.2 表面电导
• 3.3 吸收电流
• 3.4 空间电荷限制电流
• 3.5 本章小结
• 第4章 电致发光和电流测量
• 4.1 基本实验方法
• 4.2 测量装置
• 4.2.1 样品室和电极
• 4.2.2 光子计数器
• 4.2.3 光谱装置
• 4.2.4 静电计
• 4.2.5 其他部分
• 4.3 装置的检验
• 4.3.1 光强和光谱的测试检验
• 4.3.2 静电计测试检验
• 4.4 PET 薄膜电致发光和电流测试
• 4.4.1 样品选取
• 4.4.2 样品处理和测试
• 4.5 PET 的EL 光强、光谱和电流特性
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验数据的Weibull 统计
• 5.1 Weibull 分布函数及线性化
• 5.2 样品阶跃加压寿命和击穿场强的Weibull 统计
• 5.3 样品中值寿命和中值击穿场强
• 5.4 统计结果
• 5.5 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