《表1 掺杂不同质量分数粗糙 (光滑) 立方体Fe2O3复合体系的阈值电压, 饱和电压和响应时间值变化表格》

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《不同光滑度立方体氧化铁对液晶电光性能的改善》

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掺杂Fe2O3后，透过率随电压的变化曲线的陡度增大（图2A和2B），说明了Fe2O3/E7复合体系的电光性能得到明显改善。对于掺杂粗糙立方体Fe2O3，随着掺杂质量分数从0.1%增至0.4%，阈值电压和饱和电压逐渐变小，当掺杂质量分数为0.4%时，Vth和Vsat达到了最低值，分别为1.36和1.91 V（图2C和2D），相对于向列相液晶E7，阈值电压和饱和电压分别降低了9.9%和11.6%，对比度Con为36（图2E），增大了80%，响应时间t降低为6.0 ms（图2F），因此，在此浓度下复合体系的电光性能达到了最佳，随着掺杂质量分数的进一步增加（0.7%和0.9%），电光性能的改善略有降低。而光滑立方体Fe2O3的最优掺杂质量分数也为0.4%（图2C和2D），Vth和Vsat分别为1.39和2.01 V，分别降低了7.9%和6.9%，对比度Con为30（图2E），增大了50%，响应时间t为6.4 ms（图2F）。具体掺杂不同质量分数的阈值电压、饱和电压和响应时间值在表1中列出。从表1中可看出，掺杂立方体Fe2O3后降低了复合体系的阈值电压和饱和电压，加快了响应时间，并且两种立方体Fe2O3/E7复合体系的最佳掺杂质量分数相同，而在相同掺杂质量分数下，相比于光滑立方体Fe2O3/E7复合体系，粗糙立方体Fe2O3/E7复合体系的电光性能更优。为了探究其中的原因，我们测试了粗糙立方体Fe2O3和光滑立方体Fe2O3的表面电势，分别为70和10 m V，这说明，一方面两种立方体Fe2O3表面均带正电荷，可以在液晶中保持较好的分散性（见图3，当掺杂质量分数不超过0.4%时，Fe2O3纳米颗粒在液晶中分散均匀，而当掺杂质量分数超过0.4%时，Fe2O3纳米颗粒出现聚集）和具有较好的稳定性，吸附体系中的杂质离子，减弱杂质离子的屏蔽作用，加快液晶分子的转动，从而降低驱动电压，提高了响应时间；另一方面粗糙立方体Fe2O3粗糙的表面使其有足够的表面积暴露在液晶中，可以与液晶中的杂质离子有更充分的接触，其表面所带电荷更多，所以会更易吸附体系中的杂质离子和减弱杂质离子的屏蔽作用，从而具有比光滑立方体Fe2O3更优的电光性能[22]。