第二章光致发光和电致发光的基础知识.

电致发光要点
电致发光（Electroluminescent，简称EL）是一种将电能直接转换为光能的物理现象。

它通过在两电极间施加电压产生电场，激发电子与空穴复合，导致电子在能级间跃迁、变化、复合，从而发出光。

这种现象不同于热发光、化学发光、声致发光等其他发光方式，具有独特的特点和应用。

电致发光材料通常包含发光中心和基质。

发光中心是电子和空穴复合的场所，而基质则负责传输电子和空穴。

在电场作用下，电子从阴极注入并迁移到发光中心，同时空穴从阳极注入并迁移到发光中心。

当电子和空穴在发光中心复合时，释放出能量并以光的形式发出。

电致发光器件通常由多层结构组成，包括电极、绝缘层、发光层和透明电极等。

其中，发光层是电致发光的核心部分，通常采用具有高发光效率的荧光粉或半导体材料。

当外加电压作用在电极上时，电流通过绝缘层进入发光层，激发出光子并以光的形式发射出来。

电致发光具有许多优点，如高亮度、高效率、长寿命、快速响应等。

因此，它在许多领域都有广泛的应用，如平板显示器、照明、背光等。

在平板显示器方面，电致发光显示器具有高清晰度、低功耗、视角大等优点，是下一代显示技术的有力竞争者。

总之，电致发光是一种将电能直接转换为光能的物理现象，具有独特的特点和应用。

随着科学技术的不断发展，电致发光将会在更多领域发挥重要作用，并推动相关领域的
科技进步。

电致发光的原理和应用一、电致发光的基本原理电致发光是指通过施加电压或电场，将电能转化为光能的一种现象。

其基本原理是当某些材料在被电压激发后，能够产生电子与空穴的复合，从而释放出光子。

电致发光的原理可以由以下几个方面来解释：1.能级跃迁：当材料中出现能级跃迁时，光子将被激发并发射出来。

这种跃迁可以是由于电子与空穴复合或电子在能带间跃迁引起的。

例如，半导体材料中的电子通过与空穴复合的方式释放出光子。

2.发射激活：某些材料只有在被激活后才能发光。

电场激活和电压激活是电致发光的两种常见激活方式。

在电场激活中，施加电场使得材料中的电子被激发，从而产生发光。

而在电压激活中，施加电压会改变材料的能带结构，使电子跃迁释放出光子。

3.能量转换：电场或电压施加在特定材料上，将电能转化为光能。

这种能量转换过程可以通过电子行为、能带结构变化及电子与空穴复合来解释。

二、电致发光的应用电致发光技术广泛应用于各个领域，以下是一些常见的应用：1. 电子显示器电致发光技术是现代平面显示器的关键技术之一。

例如，液晶显示器背光模块中使用的LED背光源，以及有机发光二极管（OLED）显示屏都是基于电致发光原理。

这些显示器具有高亮度、广色域和低功耗等特点，被广泛应用于电视、手机、电脑等消费电子产品。

2. 照明LED照明是电致发光技术的重要应用之一。

由于LED具有高效率、长寿命和低功耗等特点，被广泛应用于室内外照明。

LED灯泡、灯管、路灯等产品在照明领域有着广泛应用，并逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯。

3. 汽车照明电致发光技术在汽车照明领域也有广泛应用。

例如，LED大灯在汽车前照灯和尾灯中被广泛采用，其高亮度和耐用性使得驾驶者在夜间或恶劣天气条件下获得更好的视觉效果。

此外，车内阅读灯、仪表盘背光灯等也都基于电致发光技术。

4. 光电器件电致发光技术在光电器件中应用广泛。

例如，激光二极管（LD）和近红外二极管（NIR）等器件在通信、医疗、工业和科学研究等领域发挥着重要作用。

电致发光的原理电致发光（Electroluminescence，简称EL）是一种利用电场作用下物质发光的现象，它是一种重要的发光原理，被广泛应用于LED显示屏、荧光材料等领域。

电致发光的原理是指在外加电场的作用下，物质中的电子和空穴结合发生能级跃迁，从而产生光致发光的现象。

下面将详细介绍电致发光的原理及其应用。

电致发光的原理。

电致发光的原理主要涉及到半导体材料和电子结构。

在半导体材料中，当外加电场作用下，电子和空穴会在PN结的区域发生复合，释放出能量，从而产生光致发光的现象。

具体来说，当外加电压加到半导体材料上时，电子和空穴会在PN结的区域发生复合，电子从高能级跃迁到低能级时，释放出能量，这些能量以光的形式发射出来，产生发光的效应。

电致发光的应用。

电致发光技术已经被广泛应用于LED显示屏、荧光材料等领域。

在LED显示屏中，电致发光技术被用于制造LED发光二极管，LED发光二极管是一种半导体发光器件，具有体积小、功耗低、寿命长等优点，被广泛应用于室内外显示屏、汽车车灯等领域。

在荧光材料中，电致发光技术被用于制造荧光粉，荧光粉是一种能够在紫外光的激发下发光的材料，被广泛应用于荧光灯、荧光笔等产品中。

总结。

电致发光是一种利用电场作用下物质发光的现象，它是一种重要的发光原理，被广泛应用于LED显示屏、荧光材料等领域。

电致发光的原理是指在外加电场的作用下，物质中的电子和空穴结合发生能级跃迁，从而产生光致发光的现象。

电致发光技术已经被广泛应用于LED显示屏、荧光材料等领域，为人们的生活带来了诸多便利。

希望本文能够帮助大家更加深入地了解电致发光的原理及其应用。

电致发光的原理电致发光，即电致发光材料受到电场激发后，产生可见光的现象。

这一技术在现代光电子领域得到了广泛应用，如LED显示屏、照明器件等。

电致发光的原理涉及到材料的电学和光学性质，下面将对其原理进行详细介绍。

首先，我们需要了解电致发光材料的基本结构。

电致发光材料通常由发光层、电子传输层和阳极、阴极等组成。

其中，发光层是整个材料的核心部分，它包含有发光分子或半导体纳米晶体等。

电子传输层用于输送电子，阳极和阴极则用于提供电子和正电子。

当外加电压作用于电致发光材料时，电子从阴极注入到发光层，而正电子从阳极注入到发光层，二者在发光层中复合，产生光子，从而实现发光。

其次，电致发光的原理涉及到材料的能级结构和载流子的输运过程。

在电致发光材料中，电子和正电子的能级分布是非常重要的。

当外加电压施加到材料上时，电子和正电子被激发到高能级，形成激子。

这些激子在发光层中遇到发光分子时，会复合成激子复合态，释放出能量，产生光子。

此外，电子和正电子的输运过程也对电致发光起着至关重要的作用。

电子传输层和发光层之间的电子输运，以及发光层内部的激子输运，都会影响到电致发光效果的好坏。

最后，我们需要了解电致发光材料的发光机制。

电致发光材料的发光机制可以分为有机发光和无机发光两种。

有机发光材料通常是碳基材料，如有机小分子、聚合物等，其发光机制主要是通过激子的复合来产生光子。

而无机发光材料则是指半导体材料，如氮化镓、磷化铟等，其发光机制是通过电子和正电子在晶格中复合来产生光子。

两者的发光机制虽然不同，但都是基于电子与正电子的复合过程。

综上所述，电致发光的原理涉及到材料的基本结构、能级结构和载流子的输运过程，以及发光机制等方面。

通过对电致发光的原理进行深入了解，可以更好地指导电致发光材料的设计与制备，推动电致发光技术在光电子领域的应用与发展。

第二章 有机电致发光的基本原理2.1 有机电致发光器件的发光机理有机电致发光材料均为共轭有机分子，依据休克尔分子轨道理论（HMO ），并结合半导体理论中的能带理论，可将有机共轭分子中的最高分子占有轨道HOMO 类比为能带理论中的价带顶，最低空轨道LUMO 为导带底，这样就可以用半导体理论模型对有机电致发光进行理论研究。

有机电致发光和无机电致发光相似，属于载流子双注入型发光器件，所以又称为有机发光二极管，其发光机理一般认为是:在外界电压驱动下，从阴极注入的电子与从阳极注入的空穴在有机层中形成激子，并将能量传递给有机发光物质的分子，使其受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从基态回到基态时辐射跃迁而产生发光。

具体发光过程可分以下几个阶段：(1) 载流子的注入：在外加电场的条件下，空穴和电子分别从阳极和阴极向夹在电极之间的有机功能薄膜层注入，即空穴向空穴传输层的HOMO 能级(相当于半导体的价带)注入，而电子向电子传输层LUMO 能级(相当于半导体的导带)注入。

电子的注入机理比较复杂，可分为电场增强热电子发射；场致发射，其过程是在强电场作用下，电子通过势垒从金属至半导体的量子力学隧穿。

在低温时，大多数电子是在金属的费米能级上隧穿势垒的，这形成场致发射（F 发射），在中等温度时，大多数电子是在能级Em （高于金属的费米能级）上隧穿势垒的，这形成所谓的热电子场致发射或热助场致发射（T-F 发射），在极高温度时，主要贡献是热电子发射；隧穿发射，如果绝缘体足够薄或者含有大量的缺陷，或者两者兼有，则电子可直接从电极注入到有机层。

(2) 载流子的迁移：载流子在有机分子薄膜中的迁移被认为是跳跃运动和隧穿运动[9,10]，并认为这两种运动是在能带中进行的。

当载流子一旦从两极注入到有机分子中，有机分子就处在离子基(A ＋、A －)状态，（见下图）并与相邻的分子通过传递的方式向对面电极运动。

此种跳跃运动是靠电子云的重叠来实现的，从化学的角度来说，就是相邻的分子通过氧化-还原方式使载流子运动。

物体发光的原理人们常常能够看到许多物体在黑暗中发出明亮的光芒，比如夜空中的星星、照明灯、手机屏幕等。

这些物体之所以能够发光，是因为它们利用了不同的物理原理。

下面将介绍几种常见的物体发光原理。

一、热辐射发光原理热辐射发光是指物体在高温下发出的光。

根据普朗克辐射定律，发光物体的光谱分布与温度有关。

当物体被加热到足够高的温度时，其分子和原子会发生跃迁，从而释放出能量，形成不同波长的光。

这就是我们常见的热辐射发光原理。

例如，太阳是一个典型的热辐射发光体。

太阳表面的温度约为6000摄氏度，高温使得太阳表面的氢、氦等气体分子和原子发生激发和跃迁，从而释放出大量的能量，形成各种波长的光线。

这些光线经过大气层的折射和散射，最终到达我们的眼睛，让我们看到明亮的阳光。

二、荧光发光原理荧光发光是指物体在特定条件下吸收光能后，再以较长的波长发射出光。

荧光物质通常是一种具有特殊结构的化合物，其分子内部存在能级跃迁的现象。

当荧光物质受到紫外线或可见光的激发时，其分子内部的电子会跃迁到高能级态，然后再返回到低能级态，释放出能量，形成荧光。

例如，我们常见的荧光灯就利用了荧光物质的发光原理。

荧光灯的内部涂有荧光粉，当电流通过荧光灯管时，电流激发荧光粉，使其发出可见光。

荧光灯的光谱主要集中在可见光范围内，因此能够有效地照明。

三、电致发光原理电致发光是指物体在电场或电流的作用下发出光。

这种发光原理主要应用于发光二极管（LED）和有机发光二极管（OLED）等器件中。

LED是一种能够将电能直接转化为光能的器件。

当电流通过LED器件时，电子和空穴在半导体材料中复合，释放出能量，产生光子，从而发出光。

LED的发光颜色由材料的能带结构决定。

OLED是一种利用有机材料的发光原理制造的器件。

当电流通过OLED器件时，有机材料中的电子和空穴复合，释放出能量，形成发光。

OLED具有自发光、色彩鲜艳、对比度高等特点，被广泛应用于显示器、电视屏幕等领域。