第一篇基本概念.ppt

固体发光材料 第一章 发光概论 1.1 发光物质的定义和分类 1.2 发光现象经历的物理过程 1.3 发光理论 1.4 发光物质的应用 1.1 发光的定义和分类 1.1.1 发光的定义 发光：物质在热辐射之外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。 两个主要特征：一、任何物体在一定温度下都有热辐射，发光是物体吸收外来能量后所发出的总辐射中超出热辐射的部分；二、当外界激发源对物体的作用停止后，发光现象还会持续一定的时间，成为余辉。 荧光和磷光： 荧光（Fluorescence）：激发和发射两个过程之间的间隙极短，约为10-8秒。只要光源一离开，荧光就会消失。 磷光（Phosphorescence）：在激发源离开后，发光还会持续较长的时间。磷光是一种缓慢发光的光致冷发光现象 。所谓的在黑暗中发光的材料通常都是磷光性材料，如夜明珠。  荧光粉 在一定的激发条件下能发光的无机粉末材料 按照激发方式的不同可以分为： 光致发光材料 阴极射线致发光材料 放射线和X射线致发光材料 电致发光材料等 激发光谱 发射光谱 半高宽 吸收光谱 吸收光谱是吸收系数a(v)随频率ν或波长λ的变化情况。 a(v)是下列公式中的主要参数： 发光材料的吸收光谱形状，也和发射光谱相似，有的是带谱，有的是线谱。 在溶液中发光分子的吸收光谱和发射光谱常常是对称的（以光频率为横轴），因为这时吸收和发射都在同一个分子发生。但是在固体中，这两种光谱则不存在这样的关系，因为吸收的物质可能是基质，而发射的主体则是离子或离子团，两者的能谱可以完全没有直接的关系。 对于光的吸收大小，除了吸收系数a(v)，还有许多不同的表示方法，会在不同的场合遇到。现列在下面： 无机化合物的吸收光谱 配位场跃迁 配位场跃迁包括d - d 跃迁和f - f 跃迁。 元素周期表中第四、五周期的过渡金属元素分别含有3d和4d轨道，镧系和锕系元素分别含有4f和5f轨道。在配体的存在下，过渡元素五个能量相等的d轨道和镧系元素七个能量相等的f轨道分别分裂成几组能量不等的d轨道和f轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的d电子或f电子可以分别跃迁至高能态的d或f轨道，这两类跃迁分别称为d - d 跃迁和f - f 跃迁。 由于这两类跃迁必须在配体的配位场作用下才可能发生，因此又称为配位场跃迁。 对于大多数荧光物质，首先经历????或????激发，然后经过振动弛豫或其他无辐射跃迁，再发生????或???n跃迁而得到荧光。在这两种跃迁类型中，????跃迁常能发出较强的荧光。这是由于????跃迁具有较大的摩尔吸光系数。 其次，????跃迁的寿命约为10-7—10-9s，比????跃迁的寿命10-5—10-7s要短。在各种跃迁过程的竞争中，它是有利于发射荧光的。此外，在????跃迁过程中，通过系间窜跃至三重态的速率常数也较小，这也有利于荧光的发射。 总之，????跃迁是产生荧光的主要跃迁类型。 3.电荷转移跃迁 漫反射光谱 激活和激活剂 敏化剂（sensitizer） 那些能够明显增强发光强度的另加杂质 助熔剂（flux） 有时除基质和激活剂之外，还需加一种熔点较低的物质 作用：可以降低灼烧的温度，使基质容易结晶并可以帮助激活剂进入基质的晶格中 基质（host） 材料的主要成分，也就是它的主体，在发光学的术语中，称为基质（host）。 共激活剂（co-activator） 掺杂某种起改善或改变发光性能作用的物质 斯托克斯定律 反斯托克斯效应 色温 显色指数 待测光源与参照光源分别照明某些特定的色板时显现颜色相符程度的度量，定量地表示光源的显色性。 光源的显色指数越高，其显色性越好。 1.1.2 发光的分类 按激发的方式： 1.光致发光(Photoluminescence)，简写为 PL。这是用光激发产生的发光。 2.阴极射线发光(Cathodoluminescence)，简写为CL。这是电子束激发的发光。最常见的应用是电视显像屏，当然还包括计算机、电子显微镜和各式各样电子仪器的显示屏。 3.电致发光(Electroluminescence)，简写为EL。用电场或电流产生的发光 。 4.放射线发光(Radioluminescence)，RL。这是各种射线如α、β、γ等核辐射以及X射线激发的发光。 5.生物发光(Bioluminescence) ，指的是：在生物体内，由于生命过程的变化，其相应的生化反应释放的能量激发发光物质所产生的发光。 6. 化学发光（Chemiluminescence ）：由化学反应过程中释放的能量激发发光物质所产生的发光