温度对向列相液晶阈值电压的影响
温度对液晶5CB拉曼光谱影响的初探
温度对液晶5CB拉曼光谱影响的初探李霞郝伟孔乐【摘要】摘要随着对光折变材料的深入研究，液晶的光折变性能受到了广泛的关注。
通过测量不同温度下的向列相液晶5CB的拉曼散射光谱发现，随着温度的变化，5CB分子的几个主要振动峰基本上没有发生移动，只是在散射强度上有一些变化，各向同性相和向列相的拉曼散射强度变化比较明显。
【期刊名称】分析仪器【年(卷),期】2009(000)005【总页数】2【关键词】关键词向列相液晶5CB 拉曼光谱变温1 前言1963年液晶的电光效应被发现，引起了人们对液晶材料光折变性质的研究兴趣。
液晶与其它的光折变材料相比，既具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性，而且液晶本身就是良好的非线性声色团，具有很强的双折射性，不需要非线性光学掺杂就能观察到明显的取向光折变效应[1]。
1994年Rudenko E V和Sukhov A V首先预言并通过实验证实向列相液晶中的光折变非线性[2]。
同年，Khoo I C在向列相液晶中验证了光折变效应。
他认为液晶中的光折变效应是液晶中光致空间电荷分布调制与外电场共同作用的结果[3]。
向列相液晶的这一性质，使它非常适用于光学存储和液晶显示[4]。
本实验所研究的5CB就是一种常见的向列相液晶，主要通过变温的方法对其拉曼光谱进行研究，观察5CB在不同温度下拉曼光谱的变化情况，从而得到5CB在不同相下分子振动的变化情况。
5CB是4-正戊基-4′-氰基联苯(4-cyano-4-5-alkylbiphenyls)的简称，它是一种室温液晶，是Gray于1974年发明的。
它的溶点为24℃，清亮点为35.5℃，具有相当宽的液晶相温度。
5CB只具有一个液晶相——向列相，它的相变序为：Cr-24-N-35.5-I，其中Cr代表晶体相，N代表向列相，I代表各向同性相，数字表示的是相变温度(单位：℃)[5]。
2 实验部分本实验使用的拉曼谱仪是Thermo公司的傅立叶变换拉曼光谱仪，激发波长1064nm，激光功率0.30W，样品上的功率0.28W,增益1.0，光阑14，分辨率2.00cm-1，扫描次数64。
mos管阈值电压和温度的关系
mos管阈值电压和温度的关系在现代电子学中，管阈值电压和温度之间存在着密切的关系。
了解并掌握这种关系对于电子器件的设计和工作至关重要。
本文将生动地介绍管阈值电压和温度之间的关系，以及这种关系对实际应用的指导意义。
首先，我们需要了解什么是管阈值电压。
在MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）中，管阈值电压（Vth）是指控制门电压与漏极电流之间的临界电压。
Vth决定了MOSFET是否导通，也决定了其工作状态。
当控制门电压大于或等于Vth时，MOSFET将导通；反之，若控制门电压小于Vth，MOSFET将截止。
然而，温度的变化会对管阈值电压产生影响。
一般来说，随着温度的升高，MOS管的Vth将下降。
这是由于温度升高导致材料内部电子的热激发，使得导致导电带的电子浓度增加。
这种增加的电子浓度会在材料中引入额外的电荷，从而影响到MOSFET的电性能。
因此，温度升高会导致MOSFET的Vth降低，这会对电路的性能产生重要影响。
了解管阈值电压和温度的关系对于电子器件的设计和工作非常重要。
首先，对于设计者来说，需要考虑到管阈值电压的变化，以确保电路在各种温度下能够正常工作。
这种考虑可以通过合理选择管阈值电压的范围，或者采取温度补偿技术来实现。
其次，在实际应用中，了解管阈值电压和温度的关系可以帮助我们更好地评估和优化电路的性能。
例如，在高温环境下，电路的性能可能会受到影响，因此需要对MOSFET的Vth做出相应的调整，以保证电路的正常工作。
此外，对于热耦合问题的研究也与管阈值电压和温度的关系密切相关。
在实际使用中，热耦合现象会导致管阈值电压随温度的变化而发生变化，进而对电路性能产生不利影响。
因此，我们需要认识到这种现象，并采取相应的措施来降低热耦合对管阈值电压的影响。
综上所述，管阈值电压和温度之间存在着密切的关系。
了解并掌握这种关系对于电子器件的设计、评估和优化至关重要。
只有通过深入研究和实践，我们才能更好地利用这种关系来提高电路的性能，并解决实际应用中遇到的问题。
TFT-LCD高温光照漏电流改善研究
TFT-LCD高温光照漏电流改善研究蒋会刚;肖红玺;王晏酩【摘要】造成TFT不稳定的问题点一般认为有两种:一是沟道内半导体材料内部的缺陷,另一个是栅极绝缘层内的或是绝缘层与沟道层界面的电荷陷阱.TFT LCD在长期运行时由于高温及光照的影响会导致漏电流增加,进而对TFT造成破坏.分析研究表明,TFT沟道在刻蚀完成后,沟道内部存在一定的缺陷以及绝缘层与沟道层界面存在电荷陷阱,平面电场宽视角核心技术-高级超维场转换技术型产品由于设计的原因面临着如果进行氢处理会导致与其与氧化铟锡中的铟发生置换反应,导致铟的析出,所以无法采用氢处理.理论分析表明Si-O键稳定,本文主要介绍通过氯气/氧气和六氟化硫/氧气对TFT沟道进行处理改善高温光照漏电流.结果表明,通过氯气/氧气和六氟化硫/氧气处理TFT沟道后,高温光照漏电流从18.19 pA下降到5.1 pA,可见氯气/氧气和六氟化硫/氧气对沟道处理可有效改善高温光照漏电流.【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2016(031)003【总页数】7页(P283-289)【关键词】高温光照漏电流;TFT沟道;TFT特性;沟道厚度【作者】蒋会刚;肖红玺;王晏酩【作者单位】北京京东方光电科技有限公司,北京100176;北京京东方光电科技有限公司,北京100176;北京京东方光电科技有限公司,北京100176【正文语种】中文【中图分类】TN141.9随着当今薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)及其加工工艺的不断发展，TFT器件在各个领域得到了更加广泛的应用，部分领域TFT器件的工作环境条件比较恶劣，比如在高温的环境下，进而对TFT-LCD的性能要求更加严格，以A-Si为基础，采用不同的几何结构和不同的工艺[1]，已经研制出了种类繁多、功能用途各异的TFT。
而如何提高TFT器件的工作效率，制备出高效能的TFT器件，并且可以在高温环境下性能稳定，始终是研究者和工程师们的努力方向。
向列相液晶器件光调制性能研究
第４３卷第１期２０２４年２月沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ ４３Ｎｏ １Ｆｅｂ ２０２４收稿日期:２０２３－０４－２０基金项目:２０２２年辽宁省 揭榜挂帅 科技计划重点项目ꎻ沈阳理工大学光选科研团队建设项目ꎻ辽宁省博士科研启动基金计划项目(２０２１－ＢＳ－１６１)作者简介:王萧(１９９９ )ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎻ乌日娜(１９７８ )ꎬ通信作者ꎬ女ꎬ教授ꎬ博士ꎬ研究方向为液晶物理与器件ꎮ数理应用文章编号:１００３－１２５１(２０２４)０１－００９１－０６向列相液晶器件光调制性能研究王㊀萧ꎬ鲁小鑫ꎬ张雪凤ꎬ王㊀浪ꎬ乌日娜(沈阳理工大学理学院ꎬ沈阳１１０１５９)摘㊀要:液晶的折射率易受外加电压和温度的影响ꎬ据此可获得电场和温度可调制器件ꎮ为改善液晶器件对光的调制性能ꎬ制备了向列相液晶器件ꎬ并对其调制性能进行理论模拟和实验研究ꎮ首先研究液晶器件的透过光强和相位延迟随电压变化关系ꎬ结果显示ꎬ相同电压下ꎬ增大器件厚度ꎬ光强调制曲线的峰谷数增多ꎬ相位调制量增大ꎬ其中电压在０.８~３Ｖ范围内ꎬ相位延迟曲线变化较明显ꎬ厚度为４㊁６和１０μｍ的器件可分别获得约１.２１π㊁１.８７π和３.１９πｒａｄ的相位调制量ꎮ其次对厚度为４μｍ的器件进行温度可调制性能的研究ꎬ结果显示ꎬ温度从２０ħ升至４５ħ时ꎬ获得的温度可调制量约为０.２９πｒａｄꎮ改变电场或温度均能引起液晶的折射率变化ꎬ从而实现对光的调控ꎬ适当增加液晶器件厚度可获得较大的相位调制量ꎮ研究结果对液晶光调制器件的性能改善及应用具有重要参考意义ꎮ关㊀键㊀词:液晶光调制器ꎻ向列相液晶ꎻ光强调制ꎻ相位调制中图分类号:Ｏ７５３＋.２ꎻＴＮ７６１文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００３－１２５１.２０２４.０１.０１４ＳｔｕｄｙｏｎＯｐｔｉｃａｌＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＮｅｍａｔｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｅｖｉｃｅｓＷＡＮＧＸｉａｏꎬＬＵＸｉａｏｘｉｎꎬＺＨＡＮＧＸｕｅｆｅｎｇꎬＷＡＮＧＬａｎｇꎬＷＵＲｉｎａ(ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０１５９ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｉｓｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅｔｏｔｈｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｄｕｌａｂｌｅｄｅｖｉｃｅｓｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅｓꎬｎｅｍａｔｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅｓａｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｉｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄ.Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｅｒｅｌａ￣ｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｉｇｈｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｐｈａｓｅｄｅｌａｙｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅａｎｄｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ.Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｖｏｌｔａｇｅꎬｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅꎬｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐｅａｋｓａｎｄｖａｌｌｅｙｓｏｆｔｈｅｌｉｇｈｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｉｎｃｒｅａｓｅｓꎬａｎｄｔｈｅｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｉｎｃｒｅａ￣ｓｅｓ.Ｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ０.８~３Ｖꎬｔｈｅｐｈａｓｅｄｅｌａｙｃｕｒｖｅｃｈａｎｇｅｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙ.Ｄｅｖｉｃｅｓｗｉｔｈｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆ４ꎬ６ａｎｄ１０μｍｃａｎｇｅｔｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆａｂｏｕｔ１.２１πꎬ１.８７πａｎｄ３.１９πｒａｄꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｓｅｃ￣ｏｎｄｌｙꎬｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ４μｍｄｅｖｉｃｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ.Ｗｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎ￣ｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ２０ħｔｏ４５ħꎬｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｉｓａｂｏｕｔ０.２９πｒａｄ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｎｃａｕｓｅｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｔｏｃｈａｎｇｅꎬｓｏａｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔ.Ａｌａｒｇｅｒｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｐｐｒｏ￣ｐｒｉａｔｅｌｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｆｅｒ￣ｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｏｐｔｉｃａｌｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｇｈｔｍｏｄｕｌａｔｏｒꎻｎｅｍａｔｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌꎻｌｉｇｈｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎꎻｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ㊀㊀液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态ꎬ兼有液体的流动性和晶体的各向异性[１]ꎬ已经在显示领域得到了广泛应用[２]ꎮ在非显示领域ꎬ基于液晶材料的光调制器件备受关注[３－４]ꎮ液晶光调制器中多采用向列相液晶ꎬ这是因为向列相液晶取向有序㊁黏度小且流动性好ꎬ其分子的排列和运动比较自由ꎬ对外界作用(电㊁磁场等)相当敏感[５]ꎮ根据器件结构模式的不同ꎬ液晶光调制器件一般分为平行排列㊁垂直排列和扭曲排列三种模式ꎮ其中ꎬ扭曲排列器件广泛用于光强调制ꎬ在全彩色全息显示系统中[６]ꎬ扭曲排列向列相液晶光调制器通过控制电压可以实现光强的衰减ꎬ进而实现理想的颜色重建ꎬ但在器件厚度有限的情况下其相位调制有限ꎬ可降低平均强度透射值来提高相位深度[７]ꎮ垂直排列器件可用作高对比度调幅[８]ꎬ液晶分子最初垂直于取向层ꎬ在电场作用下发生旋转ꎬ由于所需液晶材料的负介电各向异性值较小ꎬ导致阈值电压较高[９]ꎮ平行排列器件随电场的增加ꎬ液晶分子逐渐与施加电场方向一致ꎬ当入射光的偏振方向平行于液晶光轴时ꎬ器件对光产生纯相位调制ꎻ当入射光偏振方向与液晶光轴呈４５ʎ时ꎬ器件可实现对入射光相位与光强的共同调制[１０]ꎬ此时光强透射率最大ꎮ因此ꎬ当器件结构模式不同时ꎬ器件的调制能力也不同ꎮ综合考虑器件对入射光光强和相位调制的易操作性及广泛应用性ꎬ平行排列模式比其他模式更有优势ꎮ液晶器件作为显示器和光学器件的基本原理相同ꎬ均为液晶分子在外电场作用下取向发生变化ꎬ从而对入射光进行调制ꎮ因此ꎬ模拟液晶分子取向(指向矢空间分布)对器件光调制性能的研究具有重要的指导意义ꎮ求解指向矢空间分布的方法有牛顿法㊁松弛法和差分迭代法等[１１－１２]ꎮ牛顿法采用指向矢的倾角和扭曲角来描述指向矢的空间取向ꎬ但通用性较差ꎮ松弛法采用指向矢的三个分量来描述液晶指向矢的空间取向ꎬ其通用性较牛顿法好ꎬ但引入时间参量和旋转黏滞系数ꎬ需在求解中不断调整黏滞系数㊁时间和步长的关系以使计算收敛ꎮ差分迭代求解法不仅具有稳定性好㊁速度快㊁结果准确等特点ꎬ且通用性较强ꎮ本文设计制作了平行排列的向列相液晶器件作为光调制器ꎬ通过理论和实验相结合研究不同厚度㊁不同温度下器件对入射光光强和相位的调制性能ꎮ１㊀液晶器件结构及模拟１.１㊀向列相液晶器件结构液晶器件结构如图１所示ꎬ主要包括上下玻璃基板㊁ＩＴＯ透明导电膜层㊁ＰＩ取向层和液晶分子层ꎮ液晶分子层使用介电各向异性为正的Ｅ７液晶材料(江苏和成显示科技有限公司)ꎬ上下ＰＩ取向层反方向平行进行摩擦ꎬ通过ＩＴＯ透明电极给液晶分子施加驱动电压ꎮ初始状态(无驱动电压)液晶分子长轴沿平行于基板的方向排列ꎮ液晶器件的制作过程主要包括清洗ＩＴＯ玻璃基板㊁旋涂ＰＩ取向剂㊁加热固化㊁摩擦取向㊁制成空盒㊁灌注液晶并封口ꎮ通过喷洒规格分别为４㊁６㊁１０μｍ的间隔子(桂林知益光电纳米科技有限公司)控制液晶器件的厚度ꎮ图１㊀液晶器件结构示意图Ｆｉｇ.１㊀Ｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅ㊀㊀液晶器件光调制原理:当一束偏振光垂直入射到器件时ꎬ会产生双折射现象ꎬ分成寻常光(ｏ光ꎬ光的传播遵循折射定律ꎬ其折射率表示为ｎｏ)和非寻常光(ｅ光ꎬ光的传播不再遵守折射定律ꎬ其折射率表示为ｎｅ)ꎮ由于ｏ光和ｅ光所对应的折射率不同ꎬ将产生一定相位差ꎬ也称为相位延迟ꎮ液晶器件置于正交偏振器(起偏器与检偏器正交)之间ꎬ透过率Ｔʅ为Ｔʅ＝ｓｉｎ２(２β)ｓｉｎ２(δ/２)(１)式中:δ为相位差ꎻβ为偏振器与液晶指向矢的夹角ꎮ当β＝４５ʎ时ꎬＴʅ最大ꎬ可表示为２９沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４３卷Ｔʅ＝ｓｉｎ２(δ/２)(２)当液晶层厚度为ｄ时ꎬ该器件所能达到的最大相位差δ可表示为δ＝２πｄλΔｎ(３)式中:ｄ为器件液晶层厚度ꎬ即器件厚度ꎻλ为入射光波长ꎻΔｎ为ｅ光与ｏ光折射率之差ꎬ即折射率各向异性ꎮ液晶分子排列方向随电压的不同而变化ꎬ使得Δｎ相应发生变化ꎬ因此可通过控制外加电压大小对入射光进行调控ꎬ液晶材料的折射率和液晶器件厚度决定了相位调制和光强调制ꎮ１.２㊀理论模拟根据液晶连续弹性体理论[１３]ꎬ采用差分迭代对液晶指向矢的空间分布进行计算ꎬ得到向列相液晶指向矢角度分布及电压分布的基本方程ꎬ经离散化并转换为[１４]Ｖｉ＝(Ｖｉ－１－Ｖｉ＋１)２－１４Δεｓｉｎθｉｃｏｓθｉ(Ｖｉ＋１－Ｖｉ－１)(θｉ＋１－θｉ－１)(ε ｓｉｎ２θｉ＋εʅｃｏｓ２θｉ)(４)θｉ＝(θｉ－１－θｉ＋１)２＋１１６ｓｉｎ２θｉ(Ｋ３３－Ｋ１１)(θｉ＋１－θｉ－１)２＋Δε(Ｖｉ＋１－Ｖｉ－１)２(Ｋ１１＋(Ｋ３３－Ｋ１１)ｓｉｎ２θｉ)(５)式中:Ｖｉ代表第ｉ个节点的电压ꎻθｉ代表第ｉ个节点的指向矢角度ꎻＫ１１㊁Ｋ３３分别为展曲㊁弯曲弹性系数ꎻε ㊁εʅ分别为液晶材料的平行㊁垂直介电常数ꎻΔε为液晶材料介电各向异性ꎬΔε＝ε －εʅꎮ该迭代方程组以玻璃基板表面强锚泊为边界条件ꎬ以未加电压时的指向矢分布为求解的初始值ꎬ设定相关参数值ꎬ利用迭代计算可求得外加电场作用下液晶指向矢的空间分布ꎮＥ７液晶材料的模拟仿真参数设定为Ｋ１１(ｐＮ)＝７.１ꎬＫ３３(ｐＮ)＝１１.１ꎬε ＝１３.０ꎬεʅ＝２.３ꎬｎｅ＝１.６８０ꎬｎｏ＝１.５１７ꎻ预倾角设置为２ʎꎻ外加电压的范围为０~１５Ｖꎬ每１Ｖ递增ꎮ液晶器件的指向矢分布如图２所示ꎬ液晶分子的倾斜角以中间层呈轴对称分布ꎬ中间层分子倾斜角随电压变化最为明显ꎬ靠近器件边缘处倾斜角的变化较小ꎮ当电压增至约６Ｖ时ꎬ三个厚度器件中间层液晶分子的倾斜角均接近于９０ʎꎬ此时液晶分子的指向矢几乎趋于所加电场方向ꎮ图２㊀液晶器件的指向矢分布图Ｆｉｇ.２㊀Ｄｉｒｅｃｔｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅｓ㊀㊀基于液晶指向矢分布ꎬ进一步模拟分析器件的光调制性能ꎬ即光强和相位延迟随电压的变化关系ꎬ如图３所示ꎮ㊀㊀由图３(ａ)可知ꎬ三种液晶厚度器件的阈值电压均在０.８Ｖ左右ꎮ这是由于平行排列向列相液晶器件的阈值电压和器件厚度无关ꎮ阈值电压[１５]Ｖｔｈ表示为Ｖｔｈ＝π㊀Ｋ１１Δε(６)式中Ｖｔｈ为阈值电压ꎮ㊀㊀当外加电压小于０.８Ｖ时ꎬ三种厚度器件的光强无明显变化ꎮ这是由于此时电压较小ꎬ不足以改变液晶分子平行排列取向状态ꎮ电压大于３９第１期㊀㊀㊀王㊀萧等:向列相液晶器件光调制性能研究图３㊀液晶器件的光调制性能模拟Ｆｉｇ.３㊀Ｏｐｔｉｃａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅｓ０.８Ｖ时ꎬ随电压的增加ꎬ４μｍ液晶器件的光强先增大后减小ꎬ曲线存在１个波峰ꎻ６μｍ器件的光强先减小后增大随后减小ꎬ曲线存在１个波峰和１个波谷ꎻ１０μｍ器件光强先稍减小再增大至最大值ꎬ之后减小再增大ꎬ最终逐渐减小ꎬ曲线存在２个波峰和２个波谷ꎮ随着器件厚度的增加ꎬ光强曲线呈现峰谷的数目增加ꎮ当电压增至６Ｖ时ꎬ光强变化明显变缓ꎬ当电压继续增大ꎬ光强减小到一定程度趋于稳定ꎬ此时液晶分子排列与电场方向基本一致ꎮ由图３(ｂ)可知ꎬ三种厚度的器件ꎬ其相位延迟随着电压的增大整体呈下降趋势ꎮ当外加电压小于０.８Ｖ时ꎬ相位延迟变化不明显ꎮ在０.８~３Ｖ范围内ꎬ曲线变化较明显且近似线性ꎬ此时三种厚度的器件相位调制量分别约为１.２４π㊁１.９１π和３.１８πｒａｄꎮ当电压继续增大至１５Ｖꎬ相位调制量分别可达到１.５８π㊁２.３６π和３.９４πｒａｄꎮ外加电压相同时ꎬ器件相位调制量随着厚度的增大而增大ꎮ１.３㊀光调制性能测量光调制性能测量实验装置如图４所示ꎮ由半导体激光器(ＭＤＬ￣Ⅲ￣７９３￣１Ｗꎬ长春新产业光电技术有限公司)发出的激光首先经过孔径光阑调节光束范围ꎬ再经分光镜分成两束光ꎬ一束被光功率计１(ＬＰＥ￣１Ａ激光功率能量计ꎬ北京物科光电技术有限公司)接收ꎬ实时测量激光功率以保证入射光的稳定ꎻ另一束沿光路依次经起偏器Ｐ１㊁液晶器件㊁检偏器Ｐ２㊁孔径光阑后被光功率计２(ＬＰＥ￣１Ａ激光功率能量计ꎬ北京物科光电技术有限公司)接收ꎮ由信号发生器(ＡＦＧ３０１１Ｃꎬ泰克)提供１ｋＨｚ方波电压ꎬ温度控制装置调节器件温度(温度范围:室温~１００ħꎬ精度:全范围ɤʃ０.图４㊀实验装置图Ｆｉｇ.４㊀Ｔｈｅｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅｓ㊀㊀在测量器件的光强随电压变化曲线时ꎬ首先调整起偏器和检偏器的偏振方向正交ꎬ即Ｐ１ʅＰ２ꎬ在光路中放置液晶器件ꎬ使其液晶层分子指向矢方向与偏振器Ｐ１㊁Ｐ２呈４５ʎꎬ即β＝４５ʎꎮ在器件两端施加１ｋＨｚ的方波电压ꎬ改变外加电压的大小ꎬ采用光功率计测量透过光强ꎬ得到光强随电压变化曲线ꎮ由温控装置控制器件温度ꎬ测量不同温度下的光强随电压的变化曲线ꎮ２㊀实验结果及分析实验中ꎬ入射激光波长为７９５ｎｍꎬ液晶器件厚度分别为４㊁６㊁１０μｍꎬ测得正交偏振下归一化光强随着电压变化曲线如图５所示ꎮ图５㊀器件电压－归一化光强关系曲线Ｆｉｇ.５㊀Ｖｏｌｔａｇｅ￣ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｒｅｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅ４９沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４３卷㊀㊀由图５可知ꎬ当电压约为０.８Ｖ时ꎬ正好对应于液晶分子指向矢发生变化的阈值电压ꎬ光强开始发生明显变化ꎮ电压大于０.８Ｖ时ꎬ４μｍ液晶器件光强曲线出现１个波峰ꎻ６μｍ器件曲线出现１个波峰和１个波谷ꎻ而１０μｍ器件出现了２个波谷和２个波峰ꎮ电压增至１５Ｖ时ꎬ４μｍ器件光强减小至约０ꎬ６μｍ器件光强减小至约０.０２ꎬ１０μｍ器件的光强减小至约０.０５ꎮ此时透射光强较小ꎬ说明液晶分子趋于沿电场方向排列ꎮ实验测得曲线和前面模拟结果基本一致ꎮ平行排列的器件ꎬ当透过光强随电压变化时ꎬ相位延迟也随之发生变化ꎮ根据式(２)ꎬ由归一化光强直接计算得到的相位延迟值域为[０ꎬπ]ꎬ并不能反映光经过液晶器件后实际的相位ꎮ因此ꎬ根据式(２)求得相位延迟值δ０之后ꎬ再按照下列公式[１６]计算得到实际的相位延迟ꎮδ＝２ｋπ＋δ０ꎬδ０ɪ[２ｋπꎬπ＋２ｋπ]２(ｋ＋１)π－δ０ꎬδ０ɪ[π＋２ｋπꎬ２π＋２ｋπ]{ｋ＝０ꎬ１ꎬ２ꎬ３ꎬ(７)式中:δ为光经过器件后实际的相位延迟值ꎻδ０为由归一化光强直接计算得到的相位延迟值ꎮ器件电压－相位延迟关系曲线如图６所示ꎮ图６㊀器件电压－相位延迟关系曲线Ｆｉｇ.６㊀Ｖｏｌｔａｇｅ￣ｐｈａｓｅｄｅｌａｙｒｅｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅ㊀㊀由图６可知:电压小于０.８Ｖ时ꎬ不同厚度的器件相位延迟变化均不明显ꎻ电压在０.８~３Ｖ时ꎬ器件相位延迟变化很快且近似线性ꎬ对应相位调制量分别约为１.２１π㊁１.８７π和３.１９πｒａｄꎻ此后ꎬ随着电压增大ꎬ相位延迟逐渐减小且趋于稳定不变ꎮ在０~１５Ｖ内ꎬ器件的相位调制量分别约为１.６６π㊁２.３６π和３.９５πｒａｄꎮ实验测量结果和模拟结果基本一致ꎮ折射率各向异性Δｎ也是温度Ｔ的函数ꎬ即Δｎ将随Ｔ发生变化ꎬ从而获得温度可调的液晶光调制器件ꎮ根据Ｈａｌｌｅｒ方程[１７]ꎬΔｎ－Ｔ关系表示为Δｎ(Ｔ)＝(Δｎ)０(１－Ｔ/Ｔｃ)β(８)式中:Δｎ(Ｔ)是液晶材料在温度影响下的折射率各向异性ꎻ(Δｎ)０是Ｔ＝０Ｋ时液晶材料的折射率各向异性ꎻβ是与液晶材料相关的常数ꎻＴｃ是液晶材料的清亮点(Ｅ７液晶材料的清亮点为５９ħ)ꎮ针对厚度为４μｍ器件ꎬ研究其在不同温度下的调制性能ꎬ结果如图７所示ꎮ㊀㊀由图７(ａ)可知ꎬ温度从２０ħ升至４５ħ时ꎬ液晶器件折射率各向异性约由０.１７３减小至０.１４４ꎬ且随温度变化曲线符合Δｎ－Ｔ关系规律ꎮ由图７(ｂ)可知:外加电压为０Ｖ时ꎬ随着温度由２０ħ升至４５ħꎬ透过光强约由０.１６增大至０.５８ꎬ这是由于温度升高ꎬ折射率各向异性减小ꎻ同一温度下ꎬ随着电压增大ꎬ光强先增大后减小ꎬ出现１个峰值ꎮ由图７(ｃ)可知ꎬ外加电压为０Ｖ时ꎬ相位延迟随温度的升高而减小ꎮ在０.８~３Ｖ范围５９第１期㊀㊀㊀王㊀萧等:向列相液晶器件光调制性能研究图７㊀厚度为４μｍ器件不同温度下的调制性能Ｆｉｇ.７㊀Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ４μｍｄｅｖｉｃｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ内ꎬ相位延迟变化近似线性ꎻ当外加电压增至２０Ｖ时ꎬ不同温度下器件的相位延迟值几乎相同ꎬ均在０~０.０４πｒａｄ范围内ꎬ说明此时液晶分子沿电场方向排列ꎮ由此可得ꎬ器件在相同电压范围内的相位调制量随着温度的升高而减小ꎮ由图７(ｄ)可知ꎬ无外加电压时ꎬ相位延迟约从１.７４π减小至１.４５πｒａｄꎬ获得温度可调制量约为０.２９πｒａｄꎮ３㊀结论制作了向列相液晶材料Ｅ７的平行排列液晶光调制器件ꎬ结合指向矢分布和电光特性曲线模拟以及相关实验测量ꎬ研究了器件的光调制性能ꎮ得到结论如下ꎮ１)７９５ｎｍ激光入射时ꎬ液晶器件光强和相位延迟随电压变化而变化ꎬ且液晶器件厚度越大ꎬ光强调制曲线中峰谷数越多ꎬ对应相位调制量越大ꎮ实验结果与模拟结果基本一致ꎮ２)对厚度为４μｍ器件进行了不同温度下光调制性能的研究ꎮ温度从２０ħ升至４５ħꎬ无电压作用时的透过光强约由０.１６增大至０.５８ꎬ相位延迟约从１.７４πｒａｄ减小至１.４５πｒａｄꎬ温度可调制量约为０.２９πｒａｄꎮ３)改变施加电压或温度均使液晶折射率发生变化ꎬ从而实现对入射光光强和相位的调制ꎮ增加液晶器件厚度可获得更大的相位调制量ꎬ而控制器件温度可获得小范围的精细调制ꎮ参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ):[１]㊀郑皓天ꎬ张松ꎬ徐挺.可调谐电磁超表面研究进展[Ｊ/ＯＬ].光学学报ꎬ２０２３:１－２１.[２０２３－０５－１０].ｈｔｔｐｓ://ｋｎｓ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ/ｋｃｍｓ/ｄｅｔａｉｌ/３１.１２５２.Ｏ４.２０２￣３０５０９.１１１８.０５６.ｈｔｍｌ.㊀㊀ＺＨＥＮＧＨＴꎬＺＨＡＮＧＳꎬＸＵＴ.Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｕｎａｂｌｅｅｌｅｃｔｒｏ￣ｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔａｓｕｒｆａｃｅｓ[Ｊ/ＯＬ].ＡｃｔａＯｐｔｉｃａＳｉｎｉｃａꎬ２０２３:１－２１[２０２３－０５－１０].ｈｔｔｐｓ://ｋｎｓ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ/ｋｃｍｓ/ｄｅｔａｉｌ/３１.１２５２.Ｏ４.２０２３０５０９.１１１８.０５６.ｈｔｍｌ.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [２]㊀ＫＯＢＡＹＡＳＨＩＳꎬＭＩＹＡＭＡＴꎬＡＫＩＹＡＭＡＨꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐ￣ｍｅｎｔｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙｓａｎｄｒｅｌａｔｅｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｔｏｔｈｅｉｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＪａｐａｎＡｃａｄｅｍｙＳｅ￣ｒｉｅｓＢꎬＰｈｙｓｉｃａｌａｎｄＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０２２ꎬ９８(９):４９３－５１６.[３]㊀张梦梦ꎬ刘梦ꎬ杨丽丽ꎬ等.液晶材料在智能光学器件中的应用研究进展[Ｊ].材料导报ꎬ２０２２ꎬ３６(１８):２０６－２１４.㊀㊀ＺＨＡＮＧＭＭꎬＬＩＵＭꎬＹＡＮＧＬＬꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓᶄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｓｍａｒｔｏｐｔｉｃａｌｄｅｖｉｃｅｓ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｐｏｒｔｓꎬ２０２２ꎬ３６(１８):２０６－２１４.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ) [４]㊀周源ꎬ李润泽ꎬ于湘华ꎬ等.基于液晶空间光调制器的光场调控技术及应用进展(特邀)[Ｊ].光子学报ꎬ２０２１ꎬ５０(１１):９－４０.㊀㊀ＺＨＯＵＹꎬＬＩＲＺꎬＹＵＸＨꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｓｔｕｄｙａｎｄａｐｐｌｉ￣ｃａｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｃａｌｆｉｅｌｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｓｐａｔｉａｌｌｉｇｈｔｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ(Ｉｎｖｉｔｅｄ)[Ｊ].ＡｃｔａＰｈｏｔｏｎｉｃａＳｉｎｉｃａꎬ２０２１ꎬ５０(１１):９－４０.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[５]㊀范志新.液晶器件工艺基础[Ｍ].北京:北京邮电大学出版社ꎬ２０００.[６]㊀ＷＡＮＧＤꎬＬＩＵＣꎬＣＨＵＦꎬｅｔａｌ.Ｆｕｌｌｃｏｌｏｒｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｄｉｓ￣ｐｌａｙｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｉｍ￣ａｇｅ[Ｊ].ＯｐｔｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓꎬ２０１９ꎬ２７(１２):１６５９９－１６６１２. [７]㊀ＭＡＲＴÍＮＥＺＪＬꎬＭＯＲＥＮＯＩꎬＤＡＶＩＳＪＡꎬｅｔａｌ.Ｅｘｔｅｎｄｅｄｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｉｎｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓ￣ｐｌａｙｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓꎬ２０１０ꎬ４９(３０):５９２９－５９３７. [８]㊀ＡＲＩＡＳＡꎬＰＡＮＩＡＧＵＡ￣ＤＩＡＺＡＭꎬＰＲＩＥＴＯＰＭꎬｅｔａｌ.Ｐｈａｓｅ￣ｏｎｌｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｗｏｖｅｒｔｉｃａｌａｌｉｇｎｅｄｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅｓ[Ｊ].ＯｐｔｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓꎬ２０２０ꎬ２８(２３):３４１８０－３４１８９. [９]㊀ＺＨＡＮＧＺＣꎬＹＯＵＺꎬＣＨＵＤＰ.Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｆｐｈａｓｅ￣ｏｎｌｙｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｏｎｓｉｌｉｃｏｎ(ＬＣＯＳ)ｄｅｖｉｃｅｓ[Ｊ].Ｌｉｇｈｔ:Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０１４ꎬ３(１０):ｅ２１３.[１０]张洪鑫.相位型液晶空间光调制器特性测试方法及波前校正研究[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨工业大学ꎬ２００９.[１１]王谦ꎬ何赛灵.液晶指向矢分布的模拟和比较研究[Ｊ].物理学报ꎬ２００１(５):９２６－９３２.㊀㊀ＷＡＮＧＱꎬＨＥＳＬ.Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｔｕｄｙｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｒｅｃｔｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＡｃｔａＰｈｙｓｉｃａＳｉｎｉｃａꎬ２００１(５):９２６－９３２.(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ)[１２]王谦ꎬ余飞鸿ꎬ郭海成.外电场作用下液晶指向矢分布差分迭代求解及液晶盒视角电光特性研究[Ｊ].光子学报ꎬ２００１(３):３１１－３１６.㊀㊀ＷＡＮＧＱꎬＹＵＦＨꎬＧＵＯＨＣ.Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓ￣ｔａｌｄｉｒｅｃｔｏｒｕｎｄｅｒａｐｐｌｉｅｄｖｏｌｔａｇｅａｎｄｉｔｓｖｉｅｗｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ￣ｔｉｃｓ[Ｊ].ＡｃｔａＰｈｏｔｏｎｉｃａＳｉｎｉｃａꎬ２００１(３):３１１－３１６.(ｉｎＣｈｉ￣ｎｅｓｅ)[１３]高鸿锦ꎬ董友梅.液晶与平板显示技术[Ｍ].北京:北京邮电大学出版社ꎬ２００７.[１４]胡红斌.液晶波前校正器的过驱动研究[Ｄ].长春:中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)ꎬ２０１３. [１５]梁立兵.基于光控取向的液晶光电响应特性的研究[Ｄ].上海:东华大学ꎬ２０２１.[１６]龚泳豪.基于光取向技术的高分辨率ＬＣｏＳ空间光调制器制备及特性研究[Ｄ].南京:东南大学ꎬ２０１９.[１７]ＬＩＪꎬＷＵＳＴ.Ｓｅｌｆ￣ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙｏｆＶｕｋｓｅｑｕａｔｉｏｎｓｆｏｒｌｉｑｕｉｄ￣ｃｒｙｓｔａｌｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｉｃｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ２００４ꎬ９６(１１):６２５３－６２５８.(责任编辑:徐淑姣)６９沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４３卷。
sic高温下阈值电压
sic高温下阈值电压
在高温条件下，电子器件的阈值电压是一个十分关键的参数。
阈值电压是指在MOS（金属-氧化物-半导体）器件中，控制栅极电压等于漏极电压时，沟道中形成的电子浓度达到临界值，从而开启电流通道的电压。
高温环境下，阈值电压的变化对电子器件的性能和可靠性有着重要影响。
高温会引起电子器件中的材料膨胀和晶格结构的变化。
这些变化会导致沟道长度和宽度的变化，从而改变了沟道中的电子浓度。
这种变化会影响到阈值电压的大小。
一般来说，高温环境下，材料的膨胀系数会增大，导致沟道长度和宽度的增加，进而使阈值电压升高。
高温还会引起材料中的电子和杂质的扩散。
这种扩散会改变沟道中的电子浓度分布，进而影响到阈值电压的大小。
一般来说，高温会加速电子和杂质的扩散速度，使得电子浓度在沟道中变得更为均匀，从而使阈值电压升高。
高温还会导致材料中的载流子的散射增加。
这种散射会改变沟道中的电子迁移率，进而影响到阈值电压的大小。
一般来说，高温会增加载流子与杂质、晶格缺陷等之间的相互作用，使得电子迁移率降低，从而使阈值电压升高。
高温环境下，阈值电压会发生变化，这是由于材料膨胀、电子和杂质扩散以及载流子散射等因素的综合作用所致。
因此，在设计和应
用高温电子器件时，需要考虑到阈值电压的变化，以保证器件的性能和可靠性。
同时，对于高温环境下的阈值电压的研究，也有助于进一步理解和优化电子器件的工作机制。
阈值电压与温度的关系
阈值电压与温度的关系随着科技的不断发展，电子设备在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
而其中一个重要的参数就是阈值电压，它在电子元件的工作中起到了至关重要的作用。
阈值电压是指在一个电子元件中，当输入电压超过或低于某个特定电压值时，电子元件会发生特定的行为变化。
而阈值电压与温度之间的关系则是一个备受关注的话题。
在现实世界中，温度是一个普遍存在的变量，它会对电子元件的性能产生影响。
而阈值电压与温度的关系也是一个非常复杂的问题，它需要我们通过实验和理论推导来进行研究。
在电子元件中，阈值电压一般是指MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的阈值电压。
MOSFET是目前应用最广泛的一种晶体管，它在数字电路和模拟电路中得到了广泛的应用。
在MOSFET中，温度对阈值电压的影响主要体现在两个方面：MOSFET的导通特性和漏电流。
首先，随着温度的升高，MOSFET 的导通特性会发生变化。
在低温下，由于晶格的结构较为紧密，电子在晶格中的散射较小，因此电子在MOSFET中的移动速度较快，导致MOSFET的导通特性较好。
而随着温度的升高，晶格的结构开始松弛，电子在晶格中的散射增加，因此电子在MOSFET中的移动速度减慢，导致MOSFET的导通特性变差。
温度的升高也会导致MOSFET的漏电流增加。
在MOSFET中，漏电流是指在关闭状态下，由于杂质和缺陷等原因而导致的电流。
随着温度的升高，杂质和缺陷的数量会增加，导致漏电流增加。
而漏电流的增加会导致MOSFET的功耗增加，从而影响整个电子设备的性能。
为了更好地理解阈值电压与温度的关系，我们可以通过实验来进行验证。
首先，我们可以选择一款MOSFET，然后将其放入恒温箱中，通过控制恒温箱的温度来改变MOSFET的工作温度。
然后，我们可以通过测量MOSFET的阈值电压来得到不同温度下的阈值电压值。
通过对实验数据的分析，我们可以得到阈值电压与温度的关系。
通过实验数据的分析，我们可以发现阈值电压与温度呈现一定的线性关系。
LCD的宽温度范围和快速响应
3.改变液晶材料
1.反式—对正戊基环己基联苯5cppc5 该材料具有较高的清亮点和较低的粘度系数； 采用武慈反应合成宽温度液晶； 46~305℃。
★清亮点：液晶变为透明液体时的温度。
赵慧敏, 房威, 王良御. 宽温度液晶的合成[J]. 清华大学学报(自然科学版), 1987(6).
3.改变液晶材料
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2.光学补偿弯曲技术
在OCB （Optically compensated bend，OCB）模 式，上下内表面处的液晶分子预倾角方向相反， 避免了回流效应，减少了响应时间。据报道响 应速度可达3ms左右。
王文根, 李瑛, 邵明,等. 液晶显示器的快速响应技术[J]. 现代显示, 2006(4):45-48.
1.快速液晶材料
TN（Twisted Nematic，扭曲向列）型液晶盒中两个配向 模呈正交（两个面在空间垂直但不相交）分布，液晶分 子相应地扭曲了90°。显然，扭曲角度小的TN型LCD响 应时间就短，但图像对比度会降低。 实际投入应用的向列相液晶，分子长2～3纳米，直径约 0.5纳米，粘滞系数只有水的数倍，响应时间在ms数量级。 选择分子量较小，粘滞系数越小，弹性系数越大， 响应 速度越快，较高Δn（液晶材料各项异性Δn=ne-no）。 铁电液晶材料具有垂直于分子指向矢的偶极矩，与施加 电场的作用很强，响应速度比向列相液晶快，一直是研 究热点之一。
在2008年三星公司己经首次展出了全球第一款基于 蓝相液晶模式的15英寸液晶显示器。刷新频率240Hz。
响应时间
业界以Ton+Toff作为面板整体响应时间的缩影，来反映液 晶面板响应速度，通常又可称之为开关(ON／OFF)响应时间。 但是并不能完全反映显示器件的响应速度，还要考虑各个灰 度级之间变化时的响应时间。
9.液晶的物理光学特性
2. 液晶的物理特性——各向异性
3. 光学折射率各向异性△n 光在液晶中传播时，会发生光学折射率各向异性， 即双折射。折射率(n)的大小受液晶分子结构影响 。 当光通过向列相液晶(单轴晶体)时，若非寻常光的折 射率(ne)大于寻常光的折射率(n0)，即ne>no，这表明光 在液晶中的传播速度(v)存在着ve<v0的关系，即寻常光 的传播速度大——这种液晶在光学上称为正光性。 向列相液晶几乎都是正光性材料；而胆甾相液晶的 光轴与螺旋平行，与分子长轴垂直，非寻常光的折射 率小，即ne<n0，所以胆甾相液晶为负光性材料。
2. 液晶的物理特性——各向异性
1. 介电各向异性Δε 介电常数反映了在电场作用下介质极化的程度。 液晶介电各向异性是决定液晶分子在电场中行为的 重要参数。
设分子长轴方向的单位矢量为 n，分子永久电偶极矩 为 r ，液晶 n 与 r 的夹角为θ。 实验发现：不同类型的液晶分子，它们的θ不是接近 0° ，就是接近 90° 。即分子永久偶极矩偏向于平行分 子长轴或垂直分子长轴。
液晶分子长轴的平均方向称为该液晶的指向矢(n)。 沿分子长轴平均方向为平行(∥)方向； 沿分子短轴平均方向为垂直(⊥)方向。
2. 液晶的物理特性——各向异性
在宏观上，液晶具有液体的流动性和晶体的异向性： 沿分子长轴有序方向和短轴有序方向上的宏观物理性 质不同。 描述液晶的物理量分为平行方向物理量和垂直方向 物理量。例如：平行折射率(n∥)，垂直折射率(n⊥)；平 行磁化率 (χ∥) ，垂直磁化率 (χ⊥) ；平行介电常数 (ε∥) ， 垂直介电常数(ε⊥) 等。 各向异性的大小和方向则用它们的代数和来表示： 例如介电各向异性△ε=ε∥-ε⊥。如果ε∥>ε⊥，则为正介电 各向异性；如果ε∥<ε⊥，则为负介电各向异性。
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Ｆ ｂ一 ｒ ０ ０ 总第 １９ ｅ ．Ｍａ． １ ， ２ ０ 期
收 稿 日期 ：０ ９ １ — ９ ２ ０ — ０ ２
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摘 要 ：采 用商 用 Ｅ Ｂ液 晶盒灌装 向列相 液晶样 品 ｌ １ １ １ ０１ Ｓ １ Ｃ Ｋ－ ３４ ＋ ． ８ １测量并 分析 了环境 温 ％
度 对该型液 晶 阈值 电压的影 响 ， 结果 表 明向列相液 晶 阂值 电压是 温度 的函数 。温度从 室温 ２ ℃ ５
变化 到 ８ ℃， ５ 阈值 电压从 ２ Ｖ 降到 ２２ 这与 Ｔ 盒 闽值 电压 ． ６ ． Ｖ， Ｎ 随 温度 Ｔ增 加 而降低 的理论
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推 导相 符。在 实际应 用 中则 可能 出现在 室温 下非显 示状 态 的像 素 ， 较 高的 温度 下呈现 半显状 在
态 。文章 为设计 高稳 定性 的液 晶显 示器件 提供 了依据 。
关 键词 ： 列相液 晶 ； 度 ； 向 温 阈值 电 压 ； 高稳 定 性
中图分类 号 ： Ｎ ４ ． Ｔ １１ ９
பைடு நூலகம்引
Ｆ
质 心无长程 序 ， 可在 三维 范 围内移动 ， 并 因而 可 以像 液体 一样流 动。 但所 有液 晶分子 的长轴都 基 本指 向 同一 个方 向 ， 正是 这一 有序 的指 向矢 ， 向列相 液晶 使
具有典 型 的单轴 晶体 的光学 特性 ，而在 电学上 又具
液 晶作 为 一种具 有各 向 异性 的特 殊 功 能材 料 ， 已广泛应 用于显 示器件 、 通信 、 光 光计算 及光信 息 处
理 等领域 ，而 向列 相液 晶则 是现在 使用最 广 泛的液 晶。 从宏 观整体 上观察 向列 相液 晶 ， 由于 其液 晶分子
４ 现 代显 示 Ａ ｖｎ ｅ ｉ ｌｙ ８ ｄ ａ ｃｄＤｓ ａ ｐ
有明显 的介 电各 向异性 。如 果利用 外加 电场对具 有
各向异 性的 向列 相 分子进 行控 制 ，改变原 有分子 的
王
欣等 ： 温度对 向列相液 晶阈值电压的影 响
文章编号 ：０６ ６６ （０ ００ ／３ ０ ４ — ３ １０ — ２ ８ ２ １ ）２ — ０ ８ ０ ０
温度对 向列相液 晶阈值 电压 的 影 响
王 欣， 李志 广 ， 郭 婷 ， 志东 张
（ ￣ － ， 大学应用 物理 系 。 河 Ｌ ｒＩ Ｉ ， 天津 ３ ０ ０ ） ０４ １
文献标识 码 ： Ｂ
Ｉｆ ｅ ｃ ｆＴ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ Ｔｈ ｅ ｈ ｌ ｌ ｇ ｆＮｅ ｔ ｎ ｌ ｎ ｅｏ ｅ ｕ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄ Ｖｏｔ ｅ ｏ ｍａ ｉ ａ ｃ Ｌｑｕｄ Ｃｒ ｓ ａ ｉ ｉ ｙ ｔ ｌ
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