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1发光材料的基础知识

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发光材料的物理基础

发光材料的物理基础
。直到受到外来的光或热诱
导，电子空穴通过导带和价带
把能量传递给发光复合发光。 主要用在剂量学中。
二、发光过程图解
吸收能量激发-弛豫-发射（或能量传递）
光吸收的能量和发射的能量是不同的，由于有弛豫过程
，所以往往发射的能量小于吸收的能量，吸收能量和发 射能量的差值就是斯托克斯位移（Stokes shift）。-斯托 克斯发射。 当然，也有发射能量大于吸收能量的-反斯托克斯发射（ 如上转换发光-吸收多个光子发射一个光子）。
ZSM，5B 卤粉（480） 305， 565
1.2.荧光粉的要求
对于一个有效的荧光粉应具备如下要求：
1.能够有效地吸收激发能量；
2.能够把吸收的激发能量有效地传递给发光中心；
3.发光中心具有高的辐射跃迁效率。
反射光 入射光 吸收光 透射光
对能量（光）的吸收是发光的前题，对光的吸收方 式不同，荧光粉的发光机理、应用场合都不同。
由电子空穴对驰豫到发光中心，
使得发光中心被激发；随后产生 发光。 PDP用荧光粉,如BAM:Eu，Znபைடு நூலகம்SiO4:Mn等属于这种情况
（3）激发能量远大于材料带隙（Eex>>Eg）
高能射线（x射线，射线）、高能粒子或电子束作用于 样品，基质材料吸收高能光子或高能粒子，产生许多
空穴和电子缺陷，但是不会自动复合发光（光储存）
荧光粉发光基础
主要内容
荧光粉的组成及要求 发光过程、Stokes位移及位形坐标 稀土离子激活荧光粉的物理基础 稀土离子能级图 含有电荷迁移态之间的光学跃迁 4f-5d跃迁 能量传递 浓度猝灭
一、荧光粉（phosphor）
荧光粉（发光材料） 是指在紫外辐照、X射线、电子轰击、摩 擦或其他激发方式作

发光材料专业知识讲座

发光材料专业知识讲座
• 按发光驰豫时间分类，光致发光材料分为荧光材料 和光材料 • 冷光发光一般有两种类型：荧光和磷光。当激发除去
后在10-8s内发旳光称为荧光，其发光是被激发旳电子 跳回价带时，同步发射光子（见图9－2）。 • 荧光效率是荧光材料旳主要特征值之一。吸收光转变 为荧光旳百分数称为荧光效率。荧光效率总是不大于 1。
磷光材料旳主要构成部分是基质和激活剂两部分。
磷光材料比荧光材料应用更为普遍某些。一般灯
用荧光粉是磷光材料：卤磷酸盐是以锑锰为激活 剂旳一种含卤素旳碱土荧光粉。
• 卤磷酸盐转换紫外光为可见光旳效率较高， 发光特征稳定性好，易制成细颗粒，毒性 较小，但不能实现光效和光色同步提升。
• 稀土三基色荧光粉还具有耐高负荷、耐高 温旳优异性能。
低压汞灯
紫外线杀菌灯（UV灯），实际上是属于一 种低压汞灯。它利用低压汞蒸汽（10-2Pa） 被激发后发射旳紫外线被灯管内壁旳荧光粉
吸收后激发出可见光。
低压汞灯消毒杀菌用途很广，
有医院、学校、托儿所、电影
院、公交车、办公室、家庭等，
它能净化空气，消除霉味，另
外还能产生一定量旳负氧离子，
经紫外线消毒旳房间，空气尤
第九章 发光材料
• 9.1 材料旳发光机理 • 9.2 光致发光材料 • 9.3 电致发光材料 • 9.4 射线致发光材料 • 9.5 等离子发光材料
教学目的及基本要求
• 掌握材料旳发光机理，发光材料旳发光特 征，光致发光机理，电致发光机理，射线 致发光机理，等离子概念及发光原理。
• 熟悉和了解上转换发光材料，电致发光材 料，阴极射线致发光材料，X射线致发光材 料，等离子体发光显示屏及材料。
9.2 光致发光材料
• 用紫外、可见及红外光激发发光材料而产生旳发光 称为光致发光，该发光材料称为光致发光材料。

发光材料—有机光致发光材料

发光材料—有机光致发光材料

发光材料—有机光致发光材料王梦娟材料化学09-1 0901130828一:什么是发光发光是一种物体把吸收的能量,不经过热的阶段,直接转换为特征辐射的现象。

1、当某种物质受到激发（射线、高能粒子、电子束、外电场等）后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。

如果这部分的能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射，此过程称之为发光过程。

2、发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，这种发射过程具有一定的持续时间。

其中能够实现上述过程的物质叫做发光材料。

二:发光的类型发光材料的发光方式是多种多样的，主要类型有：光致发光、阴极射线发光、电致发光、热释发光、光释发光、辐射发光等。

其中光致发光又可以分为有机光致发光、无机光致发光等。

三:有机光致发光1、有机发光材料的发光原理有机物的发光是分子从激发态回到基态产生的辐射跃迁现象。

获得有机分子发光的途径很多,光致发光中大多数有机物具有偶数电子,基态时电子成对的存在于各分子轨道。

根据泡林不相容原理,同一轨道上的两个电子自旋相反,所以分子中总的电子自旋为零, 这个分子所处的电子能态称为单重态(2S + 1 = 0) . 当分子中的一个电子吸收光能量被激发时,通常它的自旋不变,则激发态是单重态。

如果激发过程中电子发生自旋反转,则激发态为三重态。

三重态的能量常常较单重态低.当有机分子在光能(光子)激发下被激发到激发单重态(S ) , 经振动能级驰豫到最低激发单重态(S1 ) , 最后由S1 回到基态S0 , 此时产生荧光, 或者经由最低激发三重态( T1 ) , ( S1 - T1 ) , 最后产生T1 - S0 的电子跃迁,此时辐射出磷光。

2、有机发光材料的分类有机发光材料可分为：(1) 有机小分子发光材料；(2) 有机高分子发光材料；(3) 有机配合物发光材料。

这些发光材料无论在发光机理、物理化学性能上，还是在应用上都有各自的特点。

有机小分子发光材料种类繁多，它们多带有共轭杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而使化合物光电性质发生变化。

LED基础知识培训分解

LED基础知识培训分解
• V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图 4表示。 在正向电压正小于某一值(叫阈值)时，电 流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电 流随电压迅速增加，发光。由V-I曲线可以得出发 光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。 正向的发光管反向漏电流IR
(六) LED的分类
1． 按发光管发光颜色分
• 白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线 中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21％，蓝色 的亮度为10％时，混色后人眼感觉到的是纯白色。 但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因 无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差 的原色的亮度得到白色光，称为配色。
• LED不但色彩饱和，而且设计灵活，此外，与传 统白光源相比，LED节能80~90% ，并且光束不 产生热量。
由于红外发光二极管，它发射1～3μm的 红外光，人眼看不到。通常单只红外发光二极管 发射功率只有数mW，不同型号的红外LED发光 强度角分布也不相同。红外LED的正向压降一般 为1.3～2.5V。正是由于其发射的红外光人眼看 不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判 定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法 判定其发光情况正常否。为此，最好准备一只光 敏器件(如2CR、2DR型硅光电池)作接收器。用 万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红 外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。
(八) LED安装使用注意事项
1. 使用电流 a) 由于LED具有随着电压稍加而电流迅速增加之特性； b) 过高的电流会引起LED灯的烧毁或亮度的衰减； c) 在使用时应加一个电阻与LED灯串联，起到限流作用； d) LED应在相同的电流条件下工作，一般建议通LED的电
流为15~19mA。
Hale Waihona Puke 2. 亮度的测试和产品使用说明第一部分：基础知识篇

发光材质知识点总结

发光材质知识点总结

发光材质知识点总结一、发光材料的种类发光材料按其发光原理可分为荧光材料、磷光材料、夜光材料和激光材料。

这些发光材料各有其特点，适用于不同的场合和需求。

荧光材料是一种通过吸收紫外光或蓝光而发射可见光的材料。

其发光原理是在吸收光子能量后，电子受激跃迁至激发态，再从激发态返回基态时释放出可见光。

常见的荧光材料有荧光粉和发光二极管。

荧光粉是一种微粒状的荧光材料，可以通过不同的配方来调配出不同颜色的荧光效果。

发光二极管是一种通过半导体材料加工制成的发光材料，具有较高的发光效率和色彩饱和度。

磷光材料是一种通过吸收光能而发射长波长光的材料。

其主要原理是通过吸收紫外光或蓝光激发磷光材料的电子，电子再跃迁回基态时释放出光子。

磷光材料被广泛应用于荧光灯、LED背光源等领域。

夜光材料是一种在光照条件下能够吸收光能，并在暗处发出光的材料。

其主要原理是利用光能激发材料内部的发光中心，当光照停止时，发光中心释放出光，产生所谓的“夜光”效果。

夜光材料在安全标识、夜光钟表、夜光开关等领域有广泛应用。

激光材料是一类能够通过受激辐射产生激光的材料。

其主要原理是在受到外界能量激发后，激光材料内原子或分子得到激发，形成受激辐射，产生相干的光线。

激光材料有机晶体、半导体材料等，被广泛应用于激光器、光通信等领域。

二、发光材料的特性1. 发光亮度发光亮度是评价发光材料性能的重要指标。

发光材料的发光亮度取决于其自身的发光强度和色彩饱和度。

通常情况下, 发光材料的发光亮度越高, 其可见性和适用性就越好。

2. 光谱特性光谱特性是评价发光材料色彩性能的重要指标。

发光材料的光谱特性主要包括光谱线型、发光波长、半峰宽度等。

优质的发光材料应该有较窄的光谱线型和较高的光谱纯度，以确保色彩的准确性和稳定性。

3. 光电性能光电性能是评价发光材料发光和光电转换性能的重要指标。

发光材料的光电性能直接影响其发光效率和使用寿命。

一般来说，优质的发光材料应该具有较高的发光效率和较长的使用寿命。

发光材料与器件基础

发光材料与器件基础

譬如，n型半导体可以向导带提供足够的电子，但在价带中没有空穴，
因此不会发光。同样，p型半导体价带中有空穴，但其导带中却没有电
子，因此也不会发光。如果将n型半导体和p型半导体结合在一起形成一
个p-n结，那么可以在p-n结处促使激发态电子（来自n型半导体导带）
和空穴（来自p型半导体价带）复合。我们在p-n结处施加一个正偏向压，
跃迁。具有较大的理化能的施主杂质所发生的D→V跃迁应当低于能隙很
多，这就是深施主杂质跃迁 D→V过程。
C
C
C
E
D
DD
电子泵抽运造成 的电子-空穴对
DA
A
V
8
20V24/1/21V
V
V 电信系光电工程专业
2.2 固体光吸收的本质
C→A过程 本征半导体导带中的一个电子落在受主杂质原子上，
并使受主杂质原子电离化，这个过程的能量为Eg—EA。例如对GaAs来 说，许多受主杂质的EA为0.03ev，所以C→A过程应发生在1.49ev处。 实际上，在GaAs的发光光谱中，已观察到1.49ev处的弱发光谱线，它
图2.6 光导电晶体中载流子的生成和消失
17
2024/1/21
电信系光电工程专业
2.2 固体光吸收的本质
这样有光辐射激发产生的载流子，一方面在负荷中心消失掉，另一方面 在电场作用下可以移动一段距离后，再被陷阱俘获。如果外电场强度大， 则载流子再被陷阱所俘获之前在晶体中飘移的距离长、光电流强，但会 有一个饱和值（即初级光电流的最大值），图2.7为AgBr的情况。
电信系光电工程专业
2.2 固体光吸收的本质
图2.4 离子晶体的各种吸收光谱示意
13
2024/1/21

发光材料课程心得体会(2篇)

发光材料课程心得体会(2篇)

第1篇时光荏苒，转眼间发光材料课程已经接近尾声。

在这段时间里，我对发光材料有了更加深入的了解，同时也对这门课程产生了浓厚的兴趣。

在此，我将从以下几个方面谈谈我的心得体会。

一、发光材料的基本概念与分类通过学习，我了解到发光材料是指在外界能量激发下能够发出光的材料。

根据发光机理的不同，发光材料可分为以下几类：1. 发光材料按发光机理分类：荧光材料、磷光材料、磷光体、热发光材料、发光二极管等。

2. 发光材料按用途分类：照明材料、显示材料、装饰材料、防伪材料、激光材料等。

3. 发光材料按发光颜色分类：可见光发光材料、紫外光发光材料、红外光发光材料等。

二、发光材料的制备方法发光材料的制备方法主要包括以下几种：1. 化学合成法：通过化学反应制备发光材料，如荧光粉、磷光粉等。

2. 物理制备法：通过物理方法制备发光材料，如热处理、熔融法、溅射法等。

3. 混合法：将两种或两种以上的发光材料混合制备成复合发光材料。

4. 激光制备法：利用激光技术制备发光材料，如激光烧蚀、激光沉积等。

三、发光材料的应用领域发光材料在各个领域都有广泛的应用，以下列举一些典型应用：1. 照明领域：荧光灯、LED灯、节能灯等。

2. 显示领域：液晶显示器、有机发光二极管（OLED）等。

3. 装饰领域：荧光颜料、发光漆、发光壁纸等。

4. 防伪领域：荧光防伪标签、荧光防伪钞票等。

5. 激光领域：激光晶体、激光介质等。

四、发光材料的研究现状与发展趋势1. 研究现状：目前，发光材料的研究主要集中在以下几个方面：（1）提高发光效率：通过优化材料结构、制备工艺等手段，提高发光材料的发光效率。

（2）拓宽发光光谱：研究新型发光材料，拓宽发光光谱范围，以满足不同应用需求。

（3）降低成本：研究低成本、高性能的发光材料，降低生产成本。

2. 发展趋势：（1）绿色环保：开发低毒、无害的发光材料，减少环境污染。

（2）多功能化：将发光材料与其他功能材料结合，实现多功能一体化。

1-发光材料基础

1-发光材料基础

具有不同对称能态之间的跃迁 激发能先存储后缓慢释放 是禁止的
DGUT 《显示与照明技术》·
目录
• 发光材料分类
• 发光材料组成
• 发光过程与发光机理
• 发光材料应用
DGUT 《显示与照明技术》·
荧光材料的组成
• 荧光材料一般都是离子型结合的无机化合物。正离子在晶体结构中占据 固定的晶格位置而它们的总电荷则等于晶格另外位置的负离子的总电荷 。为了得到无机荧光体，必须对基质掺入杂质，用一个具有光学活性的 正离子来取代晶格内的正离子，也可以用一个具有光学活性的负离子取 代晶格内的负离子。掺入的杂质离子就是激活剂。有时也掺入作为敏化 剂的杂质离子。 • 如果杂质离子与晶格中被取代的离子的荷电量不一样，还得再添加其他 适当物质以补偿电荷，使晶体保持电中性。用于补偿电荷的添加剂称为 共激活剂，它将与激活剂共同作用而形成稳定的发光中心。 • 对于基质离子的要求：没有光学活性，具有透光性。 • 对于激活剂离子的要求：具有光学活性。 • 当负离子作为激活剂时，该负离子既是基质负离子，同时又起激活剂的 作用，通常称为自激活荧光材料。
X射线发光（ X-ray luminescence）：由 X射线发光。
热致发光（ Thermoluminescence）：经X射线、放射线、低能电子束 或紫外光辐射后，吸收能量并将部分能量存储，辐射停止后受热发光 。热致发光中的激励能量并不是热能，加热只是把存储的能量通过发 光释放出来。
DGUT 《显示与照明技术》·
应用领域
DGUT 《显示与照明技术》·
荧光与磷光
• 荧光（Fluorescence）：由相
同自旋态电子跃迁所产生的自
发性快速发光，寿命大约为 1ns-1ms。
• 磷光（Phosphorescence）：

发光材料—有机光致发光材料

发光材料—有机光致发光材料

发光材料—有机光致发光材料王梦娟材料化学09-1 0901130828一:什么是发光发光是一种物体把吸收的能量,不经过热的阶段,直接转换为特征辐射的现象。

1、当某种物质受到激发（射线、高能粒子、电子束、外电场等）后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。

如果这部分的能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射，此过程称之为发光过程。

2、发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，这种发射过程具有一定的持续时间。

其中能够实现上述过程的物质叫做发光材料。

二:发光的类型发光材料的发光方式是多种多样的，主要类型有：光致发光、阴极射线发光、电致发光、热释发光、光释发光、辐射发光等。

其中光致发光又可以分为有机光致发光、无机光致发光等。

三:有机光致发光1、有机发光材料的发光原理有机物的发光是分子从激发态回到基态产生的辐射跃迁现象。

获得有机分子发光的途径很多,光致发光中大多数有机物具有偶数电子,基态时电子成对的存在于各分子轨道。

根据泡林不相容原理,同一轨道上的两个电子自旋相反,所以分子中总的电子自旋为零, 这个分子所处的电子能态称为单重态(2S + 1 = 0) . 当分子中的一个电子吸收光能量被激发时,通常它的自旋不变,则激发态是单重态。

如果激发过程中电子发生自旋反转,则激发态为三重态。

三重态的能量常常较单重态低.当有机分子在光能(光子)激发下被激发到激发单重态(S ) , 经振动能级驰豫到最低激发单重态(S1 ) , 最后由S1 回到基态S0 , 此时产生荧光, 或者经由最低激发三重态( T1 ) , ( S1 - T1 ) , 最后产生T1 - S0 的电子跃迁,此时辐射出磷光。

2、有机发光材料的分类有机发光材料可分为：(1) 有机小分子发光材料；(2) 有机高分子发光材料；(3) 有机配合物发光材料。

这些发光材料无论在发光机理、物理化学性能上，还是在应用上都有各自的特点。

有机小分子发光材料种类繁多，它们多带有共轭杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而使化合物光电性质发生变化。

发光材料—有机光致发光材料

发光材料—有机光致发光材料

发光材料—有机光致发光材料王梦娟材料化学09-1 0901130828一:什么是发光发光是一种物体把吸收的能量,不经过热的阶段,直接转换为特征辐射的现象。

1、当某种物质受到激发（射线、高能粒子、电子束、外电场等）后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。

如果这部分的能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射，此过程称之为发光过程。

2、发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，这种发射过程具有一定的持续时间。

其中能够实现上述过程的物质叫做发光材料。

二:发光的类型发光材料的发光方式是多种多样的，主要类型有：光致发光、阴极射线发光、电致发光、热释发光、光释发光、辐射发光等。

其中光致发光又可以分为有机光致发光、无机光致发光等。

三:有机光致发光1、有机发光材料的发光原理有机物的发光是分子从激发态回到基态产生的辐射跃迁现象。

获得有机分子发光的途径很多,光致发光中大多数有机物具有偶数电子,基态时电子成对的存在于各分子轨道。

根据泡林不相容原理,同一轨道上的两个电子自旋相反,所以分子中总的电子自旋为零, 这个分子所处的电子能态称为单重态(2S + 1 = 0) . 当分子中的一个电子吸收光能量被激发时,通常它的自旋不变,则激发态是单重态。

如果激发过程中电子发生自旋反转,则激发态为三重态。

三重态的能量常常较单重态低.当有机分子在光能(光子)激发下被激发到激发单重态(S ) , 经振动能级驰豫到最低激发单重态(S1 ) , 最后由S1 回到基态S0 , 此时产生荧光, 或者经由最低激发三重态( T1 ) , ( S1 - T1 ) , 最后产生T1 - S0 的电子跃迁,此时辐射出磷光。

2、有机发光材料的分类有机发光材料可分为：(1) 有机小分子发光材料；(2) 有机高分子发光材料；(3) 有机配合物发光材料。

这些发光材料无论在发光机理、物理化学性能上，还是在应用上都有各自的特点。

有机小分子发光材料种类繁多，它们多带有共轭杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而使化合物光电性质发生变化。

发光材料

发光材料

发光材料一、发光材料简介人类很早就注意到存在于自然界中的发光材料，从17世纪开始，发光现象才逐渐成为实验科学的研究对象。

1852年，斯托克斯（Stocks）提出关于光致发光的第一个规律：发射光波长恒大于激光光波长，即发射光相对于激发光出现斯托克斯位移（荧光光谱较相应的吸收光谱红移）。

1867年Becquerel研究了红宝石的光谱特性。

1878年，有人报道了低气压下正空放电引起的玻璃管壁发光的现象，由此引发了对阴极射线发光的研究。

19世纪末20世纪初，对于发光的研究引发了物理学两个重大发现：X射线和天然放射性。

伦琴通过对BaPt（CN）4的研究发现了X射线，贝壳勒则通过硫酸钾铀发现了核辐射。

以后，1905年爱因斯坦用光子的概念揭示了斯托克斯规律的意义。

1913年玻尔提出了原子结构的量子理论，为发光物理奠定了理论基础。

X射线激发的荧光材料CaWO4已被长期应用于医用X射线照相中。

此外人们还利用CaWO4的发光特性寻找钨矿，这可以认为是发光材料最早的实际应用。

目前，发光材料任广泛地应用于荧光灯（查看与荧光灯有关的内容）领域，它是利用充于玻璃管中的低压汞放电产生的紫外线，激发涂于玻璃管壁的发光粉，而将紫外辐射转换为可见光的照明器件。

近年来，稀土离子的引入使得荧光粉的流明效率和显色性能得到显著提高，促进了荧光灯的飞速发展。

发光材料用量占第二位的是电视机、计算机等显示器件。

除此以外，发光材料还用于示波器和雷达荧光屏，以及电子-光学转换器、核辐射显示器和X射线屏。

发光材料对于制作瞬时发光和永久发光涂料也是必要的材料，还可用于事故及隐蔽发光指示器上，同样也可用于装饰，涉及各个领域，应用范围十分广阔。

发光材料又称发光体，是一种能够把从外界吸收的各种形式的能量转换为非平衡光辐射的功能材料。

光辐射有平衡辐射和非平衡辐射两大类，即热辐射和发光。

任何物体只要具有一定的温度，则该物体必定具有与此温度下处于热平衡状态的辐射（红光、红外辐射）。

发光材料的基础知识

发光材料的基础知识

作为基质化合物至少应具备如下基本条件：
1. 基质组成中阳离子应具有惰性气体元素电子构型，或具有闭壳层电子结构 2. 阳离子和阴离子都必须是光学透明的； 3. 晶体应具有确定的某种缺陷。
已用作基质的无机化合物主要有： 1. 氧化物及复合氧化物，如Y2O3，Gd2O3，Y3AI5O12(YAG)，SrTiO3等； 2. 含氧酸盐，如硼酸盐，铝酸盐，镓酸盐，硅酸盐，磷酸盐，钒酸盐，钼酸盐和 钨酸盐以及卤磷酸盐等。 3.稀土卤氧化物（如LaOCl，LaOBr），稀土硫氧化物（如Y2O2S，Gd2O2S）等
卤粉Ca5(PO4)3F:Sb3+, Mn2+
1.1.3发光材料
1 发光材料简介：
（1） 自然界中的发光材料 （2 ） 17世纪开始，发光现象称为实验科学的研究对象 （3 ） 1852年，光致发光第一个规律-Stocks定律提出 （4） 1867年，红宝石的光谱特性 （5） 1878年，阴极射线发光的研究 （6） 19世纪末20世纪初，X射线和核辐射的发现 （7） 1905年，爱因斯坦用光子的概念揭示Stocks规律的意义 （8 ）1913年，波尔提出原子结构的量子理论-发光学的理论基础 （9） X射线激发的CaWO4医用照相，寻找钨矿，以及其它类 发光材料在显示、照明等方面的广泛医用
生物发光(bioluminescence ) 声发光 (sonoluminescence ) 热释发光 (thermoluminescence ) 放射线发光 (radioluminescence )
1 光致发光
(1) 定义：用紫外线、可见光或红外线激发材料而产生的发光现象。
(2) 材料分类：荧光灯用发光材料、LED发光材料、PDP(Plasma Display Panel)用发光材料、长余辉发光材料和上转换发光材料。

发光材料-第1章：发光材料基本知识_8669

发光材料-第1章：发光材料基本知识_8669

p P f Px
1.3
发光材料的发光效率
流明效率（光度效率） ——发射的光通量（以流明 为单位）与激发时输入的电功率或被吸收的其它形式的能 量之比，即
l L Px
作为发光器件来说，总是作用于人眼的。人的眼睛只 能感觉到可见光，而且在可见光范围内，对于不同波长的 光的敏感程度也是差别极大的。人眼对555nm的绿光最敏 感，随着波长的变化其相对的视感度通常用视见函数来表 示，如图1-5所示。显然，功率效率很高的发光器件发出 的光，人眼看起来不见得很亮。因此，用人眼来衡量一发 光器件的功能时，我们就采用流明效率。
1.1
发光、发光材料及其分类
也可按是否掺杂分为
纯发光材料：CaWO 4 3 2 掺杂发光材料： Ca ( PO ) ( F , Cl ) : Sb , Mn 5 4 3
1.2
发光材料的光谱特征
发射光谱 —— 发光的能量（或强度）按波长或频率 的分布
图 1-1 (a) Excitation (em = 431 nm) and (b) emission (ex = 310 nm) spectra of Ca8[Al12O24](WO4)2 at RT
1.4
Stokes 位 移
Stokes定律：发光的光子能量必然小于激发光光子的 能量。
Stokes定律可以根据Jablonski图或位形坐标模型说明。
根据Stokes定律，相对于激发光谱，发射光谱总是位 于低能边或长波方向。 Stokes位移 —— 激发光能量与发射光能量之差（通 常根据激发光谱与发射光谱的峰值对应的能量进行计算， 以cm-1为单位）
1.1
发光、发光材料及其分类
不同类别的发光材料还可再细分，如无机发光材料可 按基质分为

1-发光材料的基础知识

1-发光材料的基础知识
图1-10 (Ba,Ca,Mg)10(PO4)Cl2:Eu2+的激发光谱(a)和漫反射光谱（b） 最强激发谱峰位于365nm，而漫反射率最低处却在240～340nm之间
4 发射光谱( emission spectrum)
发射光谱表示发光的能量按波长(或频率)的分布。发射光谱不仅 与激发光的强度及波长密切相关而且直接反映激活离子的电子跃 迁，有时还反映出激活离子所处的晶格位置---结构探针。
激活离子的选择条件：具有未充满轨道；与基质中被取代离子半径相近。
绿：激活元素 黄：等离子体元素（电压的作用下发生气体放电） 蓝紫：基质元素
图1-5“发光元素周期表”
1.1.4 发光材料分类：
按被激发的 方式可分为
光致发光(photoluminescence，通常为紫外线) 电致发光（elctroluminescence,电压 ) 阴极射线发光（cathodoluminescence，电子束） X射线及高能粒子发光（x-ray luminescence)） 机械发光（triboluminescence，如球磨） 化学发光(chemiluminescence化学反应产生的能量）
。பைடு நூலகம்
激活剂
激活剂：激活剂掺入到基质中后以离子形式占据晶体中某种阳离子格位构 成发光中心，因此激活离子又被称作发光中心离子。激活离子的电子跃迁是 产生发光的根本原因。
激活离子在基质中能够产生电子跃迁实现发光，须遵循一定选择定则。主 要有：拉鲍特定则（LaPorte’s Rule，亦称宇称选择定则：在中心对称环境 中，跃迁仅允许发生在相反宇称状态之间，否则是禁戒的）和自旋选择定则 （Spin selection Rule：跃迁仅允许发生在相同自旋多重态之间 ）。
(3) 实用材料：荧光灯用红粉Y2O3:Eu3+ 、 绿粉 CeMgAl11O19:Tb3+ 、蓝粉BaMgAl10O17:Eu2+；LED用(Y1aGda)3(Al1-bGab)5O12:Ce3+ ；PDP用 ZnSiO4：Mn2+ 等。
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光材料所发的光是典型的磷光。曾将激发停止后持续时间大于10-8秒 的发光叫做磷光，现在对荧光和磷光不做严格的区别。
注意：1 发光是由发光物质的电子在不同能级间跃迁产生的。 2 发光过程仅伴有极少量的热辐射。3非平衡热辐射还有发射和散射等
固体发光的两个基本特征: （1） 任何物体在一定温度下都具有平衡热辐射，而发光是指 吸收外来能量后，发出的总辐射中超出平衡热辐射的部分；
（2） 当外界激发源对材料的作用停止后，发光还会持续一段 时间，这是固体发光与其它光发射现象的根本区别。
发光是一种宏观现象，但它和晶体内部的缺陷结构、能带结构、 能量传递、载流子迁移等微观性质和过程密切相关。
基态：能量最低的平衡状态
激发态：原子或分子吸收一 定的能量后，电子被激发到 较高能级但尚未电离的状态
作为基质化合物至少应具备如下基本条件：
1. 基质组成中阳离子应具有惰性气体元素电子构型，或具有闭壳层电子结构 2. 阳离子和阴离子都必须是光学透明的； 3. 晶体应具有确定的某种缺陷。
已用作基质的无机化合物主要有： 1. 氧化物及复合氧化物，如Y2O3，Gd2O3，Y3AI5O12(YAG)，SrTiO3等； 2. 含氧酸盐，如硼酸盐，铝酸盐，镓酸盐，硅酸盐，磷酸盐，钒酸盐，钼酸盐和 钨酸盐以及卤磷酸盐等。 3.稀土卤氧化物（如LaOCl，LaOBr），稀土硫氧化物（如Y2O2S，Gd2O2S）等
红外辐射 (infrared)〕 -1各种可见光色对应的真空中的光波波长（nm）
紫光 蓝光 天蓝 绿光 黄绿 黄光 橙光 红光
380- 420- 490- 500- 550- 570- 590- 620420 490 500 550 570 590 620 760
生物发光(bioluminescence ) 声发光 (sonoluminescence ) 热释发光 (thermoluminescence ) 放射线发光 (radioluminescence )
1 光致发光
(1) 定义：用紫外线、可见光或红外线激发材料而产生的发光现象。
(2) 材料分类：荧光灯用发光材料、LED发光材料、PDP(Plasma Display Panel)用发光材料、长余辉发光材料和上转换发光材料。
。
激活剂
激活剂：激活剂掺入到基质中后以离子形式占据晶体中某种阳离子格位构 成发光中心，因此激活离子又被称作发光中心离子。激活离子的电子跃迁是 产生发光的根本原因。
激活离子在基质中能够产生电子跃迁实现发光，须遵循一定选择定则。主 要有：拉鲍特定则（LaPorte’s Rule，亦称宇称选择定则：在中心对称环境 中，跃迁仅允许发生在相反宇称状态之间，否则是禁戒的）和自旋选择定则 （Spin selection Rule：跃迁仅允许发生在相同自旋多重态之间 ）。
格在高温下剧烈振动产生的 ，是一种热平衡状态的辐射。
发光的定义：发光就是物质在热辐射之外，体系受外界的激发，偏离
原来的平衡态，在回复到平衡态的过程中，以光的形式发射出多余的能 量，而这种多余能量的发射过程具有一定的持续时间。发光是一种非平 衡辐射。
荧光和磷光:一般将激发停止后仍然发出的光称作磷光，如长余辉发
激活离子的选择条件：具有未充满轨道；与基质中被取代离子半径相近。
绿：激活元素 黄：等离子体元素（电压的作用下发生气体放电） 蓝紫：基质元素
图1-5“发光元素周期表”
1.1.4 发光材料分类：
按被激发的 方式可分为
光致发光(photoluminescence，通常为紫外线) 电致发光（elctroluminescence,电压 ) 阴极射线发光（cathodoluminescence，电子束） X射线及高能粒子发光（x-ray luminescence)） 机械发光（triboluminescence，如球磨） 化学发光(chemiluminescence化学反应产生的能量）
卤粉Ca5(PO4)3F:Sb3+, Mn2+
1.1.3发光材料
1 发光材料简介：
（1） 自然界中的发光材料 （2 ） 17世纪开始，发光现象称为实验科学的研究对象 （3 ） 1852年，光致发光第一个规律-Stocks定律提出 （4） 1867年，红宝石的光谱特性 （5） 1878年，阴极射线发光的研究 （6） 19世纪末20世纪初，X射线和核辐射的发现 （7） 1905年，爱因斯坦用光子的概念揭示Stocks规律的意义 （8 ）1913年，波尔提出原子结构的量子理论-发光学的理论基础 （9） X射线激发的CaWO4医用照相，寻找钨矿，以及其它类 发光材料在显示、照明等方面的广泛医用
E = hν = hc/λ
1240
E (eV) = (nm) = 1.24 × 10-4 × w (cm-1)
w (cm-1) =
10 7
(nm) = 8064.5×E (eV)
1.1.2 发光
发 光 =明 亮(?) 白炽灯---钨丝通电加热到2000 ℃左右产生---热辐射。
热辐射:是一种普遍现象，与物体受热后有较高的温度有关，是固体晶
(3) 实用材料：荧光灯用红粉Y2O3:Eu3+ 、 绿粉 CeMgAl11O19:Tb3+ 、蓝粉BaMgAl10O17:Eu2+；LED用(Y1aGda)3(Al1-bGab)5O12:Ce3+ ；PDP用 ZnSiO4：Mn2+ 等。
发光材料定义:发光体，是一种能够把从外界吸收的各种形 式的能量转换为非平衡光辐射的功能材料。
发光材料组成： 基质：发光材料中的主体物质
激活剂（发光中心）：掺入的 杂质，决定材料的发光性能
荧光粉：一定的激发条件下能发光的无机粉末材料，一般指的 是粉末晶体，也称为磷光体（phosphors),含有稀土离子的则成 为稀土荧光粉.
第1章 发光材料的基础知识
1.1 发光基础 概念 1.2 发光材料的主要特性与规律 1.3 能量的传递和输运 1.4 光与颜色
1.1 发光基础概念
1.1.1 光与电磁波辐射
光的本质：电磁波
图1-1 电磁波频谱
紫外辐射（ultraviolet）10nm-380 nm
光
可见 (visible) 380nm-780 nm