发光学与发光材料

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化学发光原理及有机发光材料的研究

化学发光原理及有机发光材料的研究

化学发光原理及有机发光材料的研究化学发光是指物质在受到激发后,能够发出可见光的现象。

这个现象的实现离不开有机发光材料的研究和应用。

在科学领域中,精确地探究和应用化学发光原理成为许多学者的研究方向之一。

化学发光的原理首先要从光的激发开始。

当物质接收能量,原子的电子就会从基态跃迁到激发态。

然后,在电子回到基态过程中,会释放出光能量,形成化学发光的现象。

这一过程可以通过化学反应、能量传递或外部激光激发来实现。

利用化学发光原理,科学家发现了许多具有荧光特性的有机发光材料,并且不断地深入研究。

这些材料具有发光色彩丰富、发光效率高、发光稳定等优点,使其在生物医学、化学传感、光电子学等领域广泛应用。

有机发光材料的研究目前主要集中在三大类别:荧光染料、有机发光分子和有机发光聚合物。

荧光染料可溶于有机溶剂,对光具有很强的吸收和辐射特性,例如酮、酰亚胺和芳香酮等。

有机发光分子则可通过内转换机制将激发态转移到基态,从而发光。

而有机发光聚合物则具有高分子的特点,如聚合物发光二极管(PLEDs)。

在生物医学领域中,有机发光材料被广泛应用于活体成像和荧光探针。

通过将有机发光材料与生物分子标记结合,可以追踪细胞的代谢、定位特定蛋白质或基因,并实时观察其分布和功能。

有机发光材料还在光亲和材料制备、病原菌检测和光动力疗法等方面展示了重要的潜力。

在化学传感领域,有机发光材料也有着巨大的应用潜力。

通过控制材料的化学结构和络合能力,可以将有机发光材料应用于离子、分子和金属离子等化学物质的定量检测。

对于环境监测、食品安全和生命科学等领域而言,这些有机发光材料的应用将极大地提高检测的灵敏度和准确性。

此外,有机发光材料在光电子学方面的应用也不可忽视。

有机发光二极管(OLEDs)作为一种新型的光电子器件,已经用于柔性显示器、照明和透明电子等领域。

相较于传统的无机LEDs,OLEDs具有更高的发光效率、更广的视角和更好的柔韧性,为光电子学领域带来了新的发展方向。

化学发光原理及有机发光材料的研究

化学发光原理及有机发光材料的研究

化学发光原理及有机发光材料的研究化学发光作为一项重要的科学技术,在人类的生活中扮演着重要角色。

通过研究化学发光原理和不断发展有机发光材料,人们可以实现更高效、更环保的照明和显示技术。

本文将探讨化学发光的原理以及有机发光材料的研究进展。

首先,让我们来了解化学发光的基本原理。

化学发光最常见的原理是荧光和磷光。

荧光指的是物质在吸收能量后,立即发光并迅速衰减。

磷光则是指物质在吸收能量后,先是存储能量,然后以较慢的速度发出光,并且持续时间较长。

这两种发光机制都是基于分子电子能级结构的变化。

荧光现象的发生是由于分子吸收光子的能量,使电子从基态跃迁到激发态,而后又迅速回到基态。

在这个过程中,分子的激发态对应的电子能级比基态的电子能级要高。

当电子返回到基态时,多余的能量以光子的形式释放出来,就产生了发光现象。

而有机发光材料是目前研究的热点之一。

与传统的无机发光材料相比,有机发光材料具有可调控性高、加工性能好、柔性强等优点。

近年来,人们在有机发光材料的研究中取得了显著的进展。

例如,有机发光二极管(OLED)已经成为显示技术和照明领域的重要应用,取代了传统的液晶显示器和白炽灯。

有机发光材料的研究旨在寻找更高效、更稳定的发光材料。

早期的有机发光材料主要是基于芳香碳环结构的有机化合物,如芳香胺和芳香酮。

这些化合物在激发态下具有较长的寿命,但其发光效率较低,易受环境因素影响。

近年来,人们在有机发光材料的设计和合成方面取得了许多突破。

一种常用的策略是通过引入共轭结构来提高发光效率。

共轭结构能够增加电子在分子中的迁移性,从而提高光致发光效率。

此外,通过在共轭结构中引入功能基团,可以调节有机发光材料的发光颜色和波长。

除了共轭结构,人们还研究了其他一些提高有机发光材料性能的方法。

例如,掺杂有机分子到聚合物基质中,形成有机/无机复合材料,可以增加发光效率和稳定性。

此外,人们还开展了对金属配合物的研究,发现一些过渡金属配合物具有良好的发光性能。

发光学与发光材料

发光学与发光材料

发光学与发光材料论文论文题目:白光LED用荧光粉的研究进展院系应用物理与材料学院专业 应用物理学号11060112学生姓名郭 梓 浩指导教师张梅 博士完成日期 2014年5月10日摘要 出于节约能源的需求,以LED为代表的半导体照明器件在近年来得到了飞速的发展,并且己经发展成为下一代通用照明应用的有力候选者。

白光LED被称作第四代照明光源,有着庞大的市场。

综述了目前国内外白光LED用荧光粉的几种制备方法,总结了它们的优缺点,概述了白光LED用荧光粉的激发光谱和发射光谱的特性,并指出了白光LED用荧光粉发展中需要解决的问题。

关键词白光LED 荧光粉激发光谱发射光谱The research progress of white LED with phosphors Abstract Demand for energy saving,Represented by the LED semiconductor lighting device obtained the rapid development in recent years,And has developed into the next generation of powerful candidate for general illumination applications.White light emitting diode is mentioned as the forth generation illuminate lamp,which has hugemarket.This paper reviews several luminescent materials synthetic methods used in preparing white light emitting di-ode presently at home and abroad and summarizes their strong po ints and weakpo ints.The characteristics of excitationspectra and emission spectra are also summarized.The main problems 0n the development of this kind Of phosphors areindicated.Key words white light emitting diode phosphorexcitation spectra emission spectra目录1 白光LED应用及其实现方法1.1 白光LED 的应用范围和市场前景1.2 实现白光LED的多种方案2 蓝光LED激发的荧光粉2.1 黄色荧光粉2.2 红色荧光粉2.3 绿色荧光粉2.4 存在的问题3 发展展望[参考文献]1 白光LED应用及其实现方法1.1 白光LED 的应用范围和市场前景目前,白光LED的应用已经十分普遍,由于其工作电压低、耗电省、高亮度,因而受到电气工程师和科研人员的青睐。

发光材料原理

发光材料原理

发光材料原理
发光材料是一种能够在受到外部激发后产生发光现象的材料。

其原理主要包括激发能级、能带结构和辐射跃迁等几个方面。

首先,激发能级是发光材料发光的基础。

当发光材料受到外部能量的激发时,其内部的电子将会跃迁到一个较高的能级。

这种激发可以是光激发、电子束激发或化学反应激发等方式。

其次,能带结构对于发光材料的发光性能也起着至关重要的作用。

在固体材料中,能带结构决定了材料的导电性和光学性质。

当电子从价带跃迁到导带时,会释放出能量并产生光子,从而实现发光。

另外,辐射跃迁也是发光材料发光的重要原理。

在电子从一个能级跃迁到另一个能级时,会释放出能量。

这种能量以光子的形式被释放出来,从而产生发光现象。

总的来说,发光材料的发光原理是通过外部能量的激发,使材料内部的电子跃迁到一个较高的能级,然后通过能带结构和辐射跃迁的过程释放出能量,产生发光现象。

这一原理在LED、荧光材料
等领域得到了广泛的应用。

除了上述原理外,发光材料的发光性能还受到材料的组成、结构和制备工艺等因素的影响。

因此,在发光材料的研究和应用过程中,需要综合考虑材料本身的性质和外部条件的影响。

总之,发光材料的发光原理是一个复杂而又精彩的过程,它的研究不仅有助于我们更好地理解材料的性质,还能够推动新型发光材料的开发和应用,为光电子器件的发展提供更多可能性。

希望通过本文的介绍,读者能对发光材料的发光原理有一个更加清晰的认识。

发光学与发光材料复习总结终极版-参考资料

发光学与发光材料复习总结终极版-参考资料

第一章发光学与发光材料1、发光: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、单重态:一个分子中所有电子自旋都配对的电子状态三重态:有两个电子的自旋不配对而平行的状态3.振动弛豫:由于分子间的碰撞,激发态分子由同一电子能级中的较高振动能级转至较低振动能级的过程,其效率较高。

4.内转换:相同多重态的两个电子能级间,电子由高能级回到低能级的分子内过程。

5.系间窜越:激发态分子的电子自旋发生倒转而使分子的多重态发生变化的过程。

6.外转换:激发态分子与溶剂或其他溶质相互作用和能量转换而使荧光(或磷光)减弱甚至消失的过程。

7.荧光:受光激发的分子经振动驰豫、内转换、振动驰豫到达第一电子激发单重态的最低振动能级,以辐射的形式回到基态,发出荧光。

8.磷光:若第一激发单重态的分子通过系间窜跃到达第一激发三重态,再通过振动驰豫转至该激发的最低振动能级,然后以辐射的形式回到基态,发出的光线称为磷光。

9.光致发光:用光激发产生的发光叫做光致发光。

10.电致发光:用电场或电流激发产生的发光。

11.阴极射线发光:发光物质在电子束的激发下产生的发光。

荧光灯:是一种充有氩气的低气压汞蒸气的气体放电灯,在低压汞蒸气放电过程中会产生大量的波长为253.7mm的紫外线,以及少量波长为185nm的紫外线和可见光。

在灯管表面涂有荧光粉,可以将波长为253.7nm的紫外线转化为可见光。

11.激光器的基本结构包括三部分,即工作物质、激励能源和光学谐振腔。

12.等离子体:是指正负电荷共存,处于电中性的放电气体的状态。

14.晶体:有许多质点包括原子、离子、分子或原子群,在三维空间作有规则排列而成的固体物质。

单晶:整个晶格是连续的。

多晶:有大量小单晶颗粒组成的集体。

非晶:组成物质的原子或离子的排列不具有周期性。

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。

发光材料的种类及其特点

发光材料的种类及其特点

发光材料的种类及其特点
发光材料是指能够通过吸收外部能量,激发出可见光的材料。

根据不同的激发方式和发光原理,发光材料可以分为以下几类:
1.稀土发光材料
稀土发光材料是指利用稀土元素的特殊电子结构,在外部刺激下产生光发射的现象。

这类材料具有较高的发光效率和色纯度,被广泛应用于显示、照明、光电器件等领域。

常见的稀土发光材料包括稀土荧光粉、稀土激光晶体等。

2.荧光粉
荧光粉是指通过吸收紫外光或蓝紫光等短波长的能量,将其转化为可见光的材料。

荧光粉的发光效率高,色纯度好,因此在显示器、照明等领域得到广泛应用。

根据激发方式的不同,荧光粉可以分为热激活型和光激活型两类。

3.光致发光材料
光致发光材料是指通过光子的吸收和辐射来发光的材料。

这类材料可以在紫外线、可见光、红外线等波长范围内使用,因此被广泛应用于各种光电效应器件中。

光致发光材料的发光效率、色纯度和稳定性等性能与材料的能级结构、杂质和缺陷等密切相关。

4.电致发光材料
电致发光材料是指通过电场的作用激发出电子,电子与发光中心碰撞产生光辐射的材料。

这类材料具有直接发光、高亮度、低能耗等优点,因此在显示器、照明、光电传感器等领域得到广泛应用。

电致
发光材料的性能与材料的能带结构、杂质和缺陷等密切相关。

5.化学发光材料
化学发光材料是指通过化学反应产生光的材料。

这类材料通常由两种化学物质组成,它们在相遇时会产生化学反应并释放出能量,这种能量以光的形式释放出来。

化学发光材料具有高灵敏度、低检测限等优点,因此在分析化学、生物医学、环境监测等领域得到广泛应用。

发光材料知识点总结图解

发光材料知识点总结图解

发光材料知识点总结图解一、发光材料的定义发光材料是指在激发作用下能够发生发光现象的材料。

它通过吸收外界能量,然后释放出光能的过程,从而实现发光的效果。

发光材料广泛应用于显示屏、发光二极管(LED)、荧光体、有机发光二极管(OLED)、激光材料等领域。

二、发光材料的分类1. 无机发光材料:主要包括磷光体、发光二极管(LED)等。

磷光体是指在受到紫外线等激发条件下能够发射出可见光的材料,常用于夜光材料、荧光体等领域。

而LED是由具有半导体结构的材料组成的,通过激发能量使得电子在半导体材料中跃迁,从而产生光辐射的现象。

2. 有机发光材料:主要包括有机发光二极管(OLED)、荧光表面材料等。

OLED是将有机材料溶液制备成薄膜层,通过在其两侧施加电场而产生发光的材料,具有可控性强、色彩丰富等特点。

3. 激光材料:主要包括半导体激光材料、固体激光材料等。

半导体激光材料是利用半导体材料产生激光的材料,具有小体积、高效率等特点;而固体激光材料则是指使用固态材料构成的激光系统,具有稳定性好、使用寿命长等特点。

三、发光材料的发光原理1. 磷光体:磷光体在受到紫外线等外界能源激发后,磷光体内部的激子(电子-空穴对)被激发,经过非辐射跃迁后,能够释放出能量,从而产生可见光的发光现象。

2. LED:LED的发光原理是基于半导体材料的电致发光效应。

当外加电压施加在半导体二极管P-N结上时,电子与空穴在P-N结附近复合,产生光子而发光。

3. OLED:OLED的发光原理是利用有机材料溶液制备成薄膜层,通过在其两侧施加电场而产生发光的现象。

当电子和空穴在有机材料中遇到时,就会形成激子,激子会经过共振辐射的方式而释放光子。

4. 激光材料:激光材料的发光原理是利用受激辐射的方式产生高能量的光子。

当激光材料受到外界激发能量时,其内部的物质跃迁便能通过共振的方式产生一种特定波长和相干性极高的激光光束。

四、发光材料的应用1. 显示屏:发光材料广泛应用于液晶显示屏、LED显示屏等,可以实现图像显示、视频播放等功能。

发光材料课件

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结合其他物理效应,如热、光、电等,实现发光材料的多元功能化,拓展其在不同领域的应用潜力。
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通过技术创新和产品质量提升,树立良好的品牌形象,提高品牌知名度和美誉度。
积极探索发光材料在不同领域的应用,如显示、照明、生物医学等,拓展市场份额。
05
CHAPTER
发光材料应用领域及案例分析
LED显示
发光二极管(LED)是显示领域中发光材料的重要应用之一。LED显示屏具有高亮度、长寿命、低能耗等优点,广泛应用于广告牌、交通信号灯、电视屏幕等领域。
OLED显示
有机发光二极管(OLED)是一种具有自发光的显示技术,具有高对比度、宽视角、快速响应等优点。OLED显示屏在智能手机、电视、电ED)照明具有高效、节能、环保等优点,逐渐替代传统照明方式。LED灯具广泛应用于室内外照明、城市亮化工程等领域。
荧光灯照明
荧光灯是一种利用荧光粉发光的照明设备,具有发光效率高、寿命长等优点。荧光灯在家庭照明、办公室照明等领域得到广泛应用。
06
CHAPTER
发光材料发展趋势与挑战

材料科学中的发光材料研究

材料科学中的发光材料研究

材料科学中的发光材料研究发光材料是指能够在外界刺激下产生发光现象的材料,是光电子学和信息技术领域的重要材料之一。

近年来,随着科技的不断发展和需求的增加,发光材料研究变得越来越重要。

材料科学中的发光材料研究,具有重要的现实意义和实践价值。

发光材料的种类多样,包括有机和无机发光材料。

无机发光材料主要是利用各种金属离子或其他元素的自发辐射或激发辐射来实现发光。

有机发光材料则是基于有机分子发光的原理。

这些发光材料应用非常广泛,如路灯、显示、照明、生物标记等。

在材料科学中,发光材料研究存在着很多的挑战。

目前主要面临两个方面的问题:发光效率和材料优化。

第一,发光效率的问题。

发光效率是衡量材料光输出效率的重要指标,它用于描述材料在激发下的光辐射强度与吸收的能量之比。

发光效率越高,可以获得更高的光输出功率,从而提高材料的应用性能。

目前许多发光材料的发光效率还不够高,因此需要对材料进行改进和优化。

第二,材料优化的问题。

发光材料优化可以从材料固有的物理和化学性质、电子结构、结晶形貌等方面入手,通过精确控制和调整这些性质,来实现对材料光发射过程的调控,从而提高材料的光学性能。

材料的优化是发光材料研究的重要方向,通过材料的优化,发光材料的性能可得到进一步提高。

近年来,有机发光材料已经成为材料科学中的研究热点之一。

有机发光材料具有发射光波长范围广、色纯度高、灵活性好等优点,可以用于电子显示技术、生物成像和光电器件中。

有机发光材料还可以通过改变其分子结构和外部环境来实现光电性质的可调控,以满足不同应用场景的需求。

无机发光材料也备受关注,尤其是新型无机发光材料的研究,如稀土离子掺杂材料和二维材料等,它们在发光效率、颜色饱和度、稳定性等方面都有不错的表现。

例如,二维层状材料掺杂有激子,可以实现发射多种颜色光的效果,并且其发光波长可以通过掺杂不同原子实现调控,极具应用前景。

发光材料研究是一个博大精深的学科,需要各学科之间的协作。

第三章-1 发光材料

第三章-1 发光材料
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5
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即电子被这些缺陷俘获后,能量不是以光 子的形式放出,而是转化为热,是发光效 率降低 结构缺陷发光中心可成为辐射复合中心 杂质缺陷也可成为无辐射复合中心 如:Fe、Co、Ni 在 ZnS 中起强烈的猝灭 作用 缺陷还可形成电子(或空穴)陷阱,影响 发光的动力学 如:使发光的上升变慢、余辉变长、出现 加热发光等
激发光谱表示对发光起作用的激发光的波 长范围
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吸收光谱(或反射光谱)则只说明材料的 吸收,不能说明吸收后是否发光 比较吸收光谱(反射光谱)和激发光谱, 可判断哪些吸收对发光是有用的 四、能量传输 发光材料吸收了激发光,在内部发生感能 量状态的改变: 有些离子被激发到较高的能量状态,或晶 体内产生了电子和空穴等 电子和空穴一旦产生,就将任意运动,则 激发状态的离子将发生移动 17
光致发光:激发波长从紫外到近红外范围 内的发光 一、吸收光谱 当光照射到发光材料上时,一部分被反 射、散射,一部分透射,剩下的被吸收 只有吸收的部分对发光才起作用,但不是 所有吸收的光都能起激发作用 发光材料对光的吸收遵循以下规律: I(λ )=I0(λ )e-kx I0(λ ) :是波长为λ 的光射到物质时的强度 I(λ ) :是光透过厚度 x 物质后的强度 14
5
发光的第二特征:发光强度 发光强度:随激发强度而变的,用发光效 率来表征材料的发光能力 发光效率的表示方法: 量子效率、能量效率及光度效率 量子效率:指发光的量子数与激发源输入 的量子数(如系光激发为光子数,系电子 激发为电子数)的比值 能量效率:发光的能量与激发源输入的能 量的比值
6
光度效率:指发光的流明数与激发源输入 的能量的比值,也称流明效率 光激发的发光材料的量子效率可高达 90%以上 发光的第三特征:发光的持续时间 最初发光的分类:荧光及磷光 荧光:指在激发时发出的光 磷光:指在激发停止后发出的光 规定:当激发停止时的发光亮度 J0 衰减到 J0 的 10%时,所经历的时间 ——为余辉时间,简称余辉

发光材料知识点总结

发光材料知识点总结

发光材料知识点总结一、发光材料的分类根据发光原理的不同,发光材料可以分为发光半导体材料、荧光材料和磷光材料等。

(一)发光半导体材料发光半导体材料是指通过半导体材料产生发光的材料,它主要包括LED(发光二极管)和激光二极管。

LED是一种发光原理基于固态半导体的发光装置,它利用半导体间直接或间接的能带跃迁产生光。

激光二极管则是利用半导体的受激发射原理产生光,它具有单色性好以及发光亮度高的特点。

(二)荧光材料荧光材料是一种能够吸收电磁辐射并在短时间内辐射出长波长光的材料,它包括有机荧光材料和无机荧光材料两种。

有机荧光材料是指那些由有机化合物制备的具有荧光性质的材料,如有机染料。

无机荧光材料则是指由无机材料组成的具有荧光特性的材料,如磷光材料。

(三)磷光材料磷光材料是一种能够吸收辐射能量并发光的材料,其发光基本上是由能量从辐射源传递到发光粒子(通常是磷酸盐)中的离域电子所激发产生的。

磷光材料广泛应用于荧光灯和LED照明领域。

二、发光材料的发光原理发光材料的发光原理主要包括激子复合发光、激子激子复合发光、电子-空穴复合发光、电子-空穴复合与电荷掺杂复合发光等。

(一)激子复合发光激子复合发光是指半导体材料中发生的电子和空穴相遇形成激子,激子在短时间内发出光子,产生发光的原理。

在这个过程中,激子的能级和空穴能级之间的跃迁产生了发光。

(二)激子激子复合发光激子激子复合发光是指两个激子相互结合后,产生能量减少的情况,这个过程中发出了光子,产生了发光现象。

这种发光原理在一些稀土元素掺杂的半导体材料中很常见。

(三)电子-空穴复合发光电子-空穴复合发光是指在半导体材料中,电子和空穴自由复合产生了光子,从而产生了发光现象。

这个过程是通过激发作用产生了电子和空穴,而后它们自由复合产生了光。

(四)电子-空穴复合与电荷掺杂复合发光电子-空穴复合与电荷掺杂复合发光是指在半导体材料中,电子-空穴复合发光的同时,还发生了掺杂材料能级的跃迁,产生了另一种发光现象。

第二章发光材料与发光基本原理

第二章发光材料与发光基本原理

第二章发光材料与发光基本原理发光材料是一类具有发光性质的材料,可以发出可见光、红外光、紫外光等各种波长的光。

它在现代科学技术中具有重要应用,尤其在光电子器件、照明和显示技术方面。

一、常见的发光材料1.复合材料:复合材料是由光激活物和基体材料组成。

光激活物可以是有机化合物、无机化合物、金属离子等,而基体材料则起到保护和支撑的作用。

复合材料具有发光强度高、效率高、寿命长等优点,因此被广泛用于显示器、照明和激光器等领域。

2.有机物发光材料:有机物发光材料是指由含有碳元素的物质组成的发光材料。

其中最有代表性的是有机发光二极管(OLED),它在照明和显示技术中有着广泛应用。

3.无机物发光材料:无机物发光材料主要由金属离子或稀土离子组成,可以发出不同颜色的光。

具有高亮度、稳定性好等优点,被广泛应用于荧光灯、LED等照明和显示技术中。

4.半导体发光材料:半导体发光材料是由具有半导体能带结构的材料组成,当电子和空穴在半导体内复合时会产生光。

代表性的半导体发光材料是氮化镓(GaN)等。

它具有高发光效率、高亮度等优点,被广泛应用于LED等照明和显示技术中。

1.激发态跃迁:材料中的原子或分子在受到能量激发后,会从低能级跃迁到高能级,这个过程释放出能量,即发光。

这个过程遵循着量子物理学的规律,其能量差与发射的光子能量相等。

2.吸收与放射:当材料受到外界能量激发时,原子或分子会吸收能量,电子从基态跃迁到激发态;当电子回到基态时,会释放能量,即发射光子。

发射的能量与吸收的能量相等。

3.能带结构:材料中的电子会占据不同的能级,能级之间存在禁带,只有当电子从一个能级跃迁到另一个能级时,才能发生发光现象。

半导体材料的能级结构决定了其发光波长,因此可以通过改变材料的组成和掺杂来调节其发光性质。

4.失活与激活:材料中发光中心的发光效率受到失活和激活过程的影响。

失活是指在激发态和基态之间会有一系列的非辐射跃迁,使得部分能量被损失,从而降低了发光效率;激活是指将失活的中心重新激活,使其回到发光状态。

上转换发光机理与发光材料整理

上转换发光机理与发光材料整理

上转换发光机理与发光材料一、背景早在1959年就出现了上转换发光的报道,Bloemberge在Physical Review Letter上发表的一篇文章提出,用960nm的红外光激发多晶ZnS,观察到了525nm绿色发光。

1966年,Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时,意外发现,当基质材料中掺入Yb3+离子时,Er3+、H03+和Tm3+离子在红外光激发时,可见发光几乎提高了两个数量级,由此正式提出了“上转换发光”的观点。

二、上转换发光机理上转换材料的发光机理是基于双光子或者多光子过程。

发光中心相继吸收两个或多个光子,再经过无辐射弛豫达到发光能级,由此跃迁到基态放出一可见光子。

为了有效实现双光子或者多光子效应,发光中心的亚稳态需要有较长的能及寿命。

稀土离子能级之间的跃迁属于禁戒的f-f 跃迁,因此有长的寿命,符合此条件。

迄今为止,所有上转换材料只限于稀土化合物。

三、上转换材料上转换材料是一种红外光激发下能发出可见光的发光材料,即将红外光转换为可见光的材料。

其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量。

这种现象违背了Stokes定律,因此又称反Stokes定律发光材料。

1、掺杂Yb3+和Er3+的材料Yb3+(2F7/2→2F5/2)吸收近红外辐射,并将其传递给Er3+,因为Er3+的4I11/2能级上的离子被积累,在4I11/2能级的寿命为内,又一个光子被Yb3+吸收,并将其能量传递给Er3+,使Er3+离子从4I11/2能级跃迁到4F7/2能级。

快速衰减,无辐射跃迁到4S3/2,然后由4S3/2能级产生绿色发射( 4S3/2 →4I15/2 ),实现以近红外光激发得到绿色发射。

2、掺杂Yb3+和Tm3+的材料通过三光子上转换过程,可以将红外辐射转换为蓝光发射。

第一步传递之后,Tm3+的3H5能级上的粒子数被积累,他又迅速衰减到3F4能级。

在第二部传递过程中,Tm3+从3F4能级跃迁到3F2能级,并又快速衰减到3H4。

神奇的发光元素揭秘元素在荧光和发光材料中的应用

神奇的发光元素揭秘元素在荧光和发光材料中的应用

神奇的发光元素揭秘元素在荧光和发光材料中的应用元素在自然界中以各种形式存在,其中有一些元素展现出了神奇的发光特性。

这些能够发光的元素被广泛应用于荧光和发光材料中,给人们带来了许多便利和创新。

本文将揭密这些神奇的发光元素,以及它们在荧光和发光材料中的应用。

1. 荧光材料中的发光元素荧光材料是一种能够将外界光能转化为可见光的物质。

其中的发光元素起到了至关重要的作用。

一种常见的荧光元素是铅锌硫酸盐(ZnS:Pb),它通常以白色的粉末形式存在。

当外界光照射到ZnS: Pb上时,ZnS: Pb晶格中的铅原子会吸收光能,然后重新释放出来,形成可见光。

这种荧光材料广泛应用于夜光表盘、荧光灯、夜光墙纸等产品中,为人们在暗处提供了便利。

除了ZnS: Pb,还有其他一些发光元素在荧光材料中被应用。

例如,钐(Sm)元素能够发出鲜艳的红色荧光,镓(Ga)元素能够发出蓝绿色荧光。

这些元素的发光性质使得荧光材料能够呈现出多种多样的颜色,被广泛用于荧光笔、荧光胶带等办公用品中。

2. 发光材料中的发光元素与荧光材料不同,发光材料是一种在激发条件下自己能够发光的物质,无需外界光源。

在发光材料中,有一种特殊的发光元素被广泛应用,那就是镧系元素。

镧系元素是指周期表中镧(La)到镧(Lu)的15个元素,它们在发光材料中发挥重要的作用。

一种常见的发光材料是镧系元素与硅酸盐的复合物。

例如,镧元素在激发光(如紫外线)的作用下,能够发出明亮的绿色光。

这种发光材料常用于LED光源、荧光屏幕等产品中,给人们带来了清晰的视觉体验。

此外,镧系元素还被应用于夜视荧光材料中。

这种材料能够吸收外界的可见光,在暗处重新发光,使得人们能够在光线较弱的环境下看到物体。

这项技术被广泛应用于夜视仪器、航天器件等领域。

3. 发光元素的前景和挑战发光元素在荧光和发光材料中的应用给人们带来了许多便利和创新,但同时也带来了一些挑战。

首先,一些发光元素的稀有度较高,造成了成本较高的问题。

发光材料的原理和应用

发光材料的原理和应用

发光材料的原理和应用1. 引言在现代科技的发展中,发光材料作为一种重要的材料,在各个领域都有广泛的应用。

发光材料具有自身发光的特性,广泛应用于照明、显示、光电子学等领域。

本文将介绍发光材料的原理和应用。

2. 发光材料的原理发光材料的发光原理主要有激发态衰减和能级跃迁两种。

2.1 激发态衰减原理激发态衰减是指材料中的激发态能量在衰减过程中产生可见光。

激发态衰减包括非辐射性衰减和辐射性衰减两种方式。

•非辐射性衰减:激发态不会经过辐射而直接衰减,而是通过与晶格、杂质离子或其他激子的碰撞来传递能量。

这种能量传递过程中,部分能量会以光的形式释放出来。

•辐射性衰减:激发态通过辐射的方式释放能量,产生可见光。

2.2 能级跃迁原理能级跃迁是指材料中的电子在激发态能级之间跃迁时放出能量,产生可见光。

能级跃迁的过程可以由吸收光产生的激发态能级和基态能级之间的跃迁引起。

•吸收光:材料通过吸收可见光的方式,将电子激发至高能态。

•跃迁放光:激发态能级的电子通过跃迁回基态能级的过程中,放出能量,产生可见光。

3. 发光材料的应用发光材料由于其特殊的发光特性,在多个领域都有广泛的应用。

3.1 照明领域发光材料在照明领域有着重要的应用。

通过将发光材料应用于照明设备中,可以实现高效节能的照明效果。

发光材料的发光效率高,寿命长,可以用于室内照明、路灯、汽车照明等场景。

3.2 显示领域发光材料在显示领域有着广泛的应用。

例如,在液晶显示屏中,利用发光材料作为背光源,可以提供均匀明亮的背光光源,使显示效果更加清晰。

同时,在有机发光二极管(OLED)中,发光材料被应用于制造高对比度、高鲜艳度的显示屏幕。

3.3 光电子学领域发光材料在光电子学领域也有重要的应用。

例如,在激光器中,发光材料被用作激光的活性材料,产生高强度的相干光,广泛应用于通信、医疗、导航等领域。

此外,发光材料还可以用于光传感器、太阳能电池等光电子器件的制造。

3.4 生物荧光发光材料在生物科学中也有重要的应用。

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发光学与发光材料论文论文题目:白光LED用荧光粉的研究进展院系应用物理与材料学院专业 应用物理学号11060112学生姓名郭 梓 浩指导教师张梅 博士完成日期 2014年5月10日摘要 出于节约能源的需求,以LED为代表的半导体照明器件在近年来得到了飞速的发展,并且己经发展成为下一代通用照明应用的有力候选者。

白光LED被称作第四代照明光源,有着庞大的市场。

综述了目前国内外白光LED用荧光粉的几种制备方法,总结了它们的优缺点,概述了白光LED用荧光粉的激发光谱和发射光谱的特性,并指出了白光LED用荧光粉发展中需要解决的问题。

关键词白光LED 荧光粉激发光谱发射光谱The research progress of white LED with phosphors Abstract Demand for energy saving,Represented by the LED semiconductor lighting device obtained the rapid development in recent years,And has developed into the next generation of powerful candidate for general illumination applications.White light emitting diode is mentioned as the forth generation illuminate lamp,which has hugemarket.This paper reviews several luminescent materials synthetic methods used in preparing white light emitting di-ode presently at home and abroad and summarizes their strong po ints and weakpo ints.The characteristics of excitationspectra and emission spectra are also summarized.The main problems 0n the development of this kind Of phosphors areindicated.Key words white light emitting diode phosphorexcitation spectra emission spectra目录1 白光LED应用及其实现方法1.1 白光LED 的应用范围和市场前景1.2 实现白光LED的多种方案2 蓝光LED激发的荧光粉2.1 黄色荧光粉2.2 红色荧光粉2.3 绿色荧光粉2.4 存在的问题3 发展展望[参考文献]1 白光LED应用及其实现方法1.1 白光LED 的应用范围和市场前景目前,白光LED的应用已经十分普遍,由于其工作电压低、耗电省、高亮度,因而受到电气工程师和科研人员的青睐。

其主要的应用有以下几个领域[1]:首先,白光LED灯主要用于汽车前大灯、空中远程探照灯和路灯等。

如图 1.1、图 1.2 和图 1.3 所示:图1.1 汽车前大灯 图1.2 空中远程探照灯 图1.3 路灯其次,白光LED在室内照明开始占据比重,特别是高效高效节能的优点最为引人注目。

如图 1.4 和图 1.5 所示:图1.4 30W LED灯具 图1.5 40W LED灯管另外各种色温的白光LED正被广泛应用于体育场馆、车站、机场、商业、工业和其它行业大楼里的照明或景观背景灯光。

如图 1.6 和图1.7 所示。

图1.6 酒店大堂暖色系LED照明 图1.7 楼盘夜景灯光世界三大照明工业公司 GE、Philips 和 Orsam 均成立半导体照明企业,以争夺半导体照明新兴产业的制高点,并且争相推出高亮度、大功率 LED,力推使其成为传统的白炽灯和充气光源的理想替代品。

1.2 实现白光LED的多种方案依据发光学和色度学原理[2],以LED 为基板实现白光LED有多种方案,对比之下有3种方案发展较快。

(1)蓝色LED 芯片和可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉结合组成白光LED。

一部分蓝光被荧光粉吸收,激发荧光粉发射黄光,发射的黄光和剩余的蓝光混合,调控它们的强度比,即可得到各种色温的白光。

(2)用发紫外光的LED芯片和可被紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色荧光粉结合组成白光LED 。

(3)将红、绿、蓝三基LED 芯片组装实现白光。

但是,由于LED器件光输出会随温度的升高而下降,不同的LED下降程度差别很大,其结果是造成混合白光的色差[3],使得此应用受到了限制。

使用荧光粉与LED组合实现白光的工艺,可以通过改变荧光粉的发射波长、荧光粉厚度来调节白光LED的色度、色温等,因此被广泛采用、发展迅速。

2 蓝光LED激发的荧光粉2.1 黄色荧光粉当今使用最多的蓝光LED是InGaN蓝光LED,发射峰值450--480nm[4] (如图2.1所示)。

日本日亚化学公司于1996年首先研制出以发黄光系列的钇铝石榴石(YAG)荧光粉配合蓝光LED得到高效率的白光光源。

图2.2和图2.3分别给出了Y3 Al5O12:Ce3+ 的激发光谱和发射光谱。

图2.1 蓝光发光二极管的发射光谱 图2.2 Y3Al5O12:Ce3+的激发光谱(λcm =540nm)图2.3 Y3 Al5O12:Ce3+ 的发射光谱(λex.=460nm)台湾大学的刘如熹等用固相法合成了Ce、Gd取代Y,Ga取代A1的Y3 Al5O12,研究了其发光特性[5],得出:只需少量Ce取代即可实现产生黄色荧光。

Gd取代Y时,钇铝石榴石荧光粉晶格常数变大,发射光谱最大峰有红移趋势。

Ga取代量Al时,钇铝石榴石荧光粉晶格常数变大,发射光谱最大峰有蓝移趋势。

通过调节Gd、Ga的量可使发射光谱的最大峰波长在510~560nm之间变化,这正好可以弥补蓝光LED 波长变化造成的白光色度变化。

当Gd、Ga的量超过一定值则有杂相生成,对荧光粉的性能产生不利影响。

2.2 红色荧光粉刘行仁等制备了A3M2Ge3O12:Cr3 (A≡Cd2+、Ca2+;M≡Al3+、Ga3+、Sc3+ )锗酸盐石榴石体系[6],研究了荧光粉在450nm蓝光激发下的荧光光谱,发现Cr3+离子发射光谱在室温下具有近红外的宽发射带,这类材料可有效地将LED蓝光转换为红光。

庄卫东[7]等合成了二价铕激活硫化物和三价铕激活碱土过渡金属复合氧化物2个系列的红色荧光粉。

二价铕激活硫化物(Sr,Ca)S:Eu2+在460nm激发下,发射峰波长为600nm。

当SrS中的Sr2+被Ca2+逐渐取代后,激发和发射光谱最大波长向长波方向移动,且峰值明显增强;Ca2+:Sr2+≡ 1:1(摩尔比)时,发射峰由609nm红移到647nm,这样可以通过调整基质中碱土金属阳离子的比例得到不同性能的红光。

但是,这种荧光粉稳定性差、容易潮解,须进行包覆处理。

三价铕激活碱土过渡金属复合氧化物荧光粉在小于350nm、360nm、380nm、460nm左右均出现较强的激发峰,因此该荧光粉能被紫外、紫光或蓝光LED有效激发。

其在460nm波长的蓝光激发下,在600nm附近出现了Eu3+的5D0→7F2的跃迁峰。

该红色荧光粉稳定性高、光衰小、色纯度高,是非常适用的红色荧光粉。

2.3 绿色荧光粉庄卫东[7]等制备了二价铕激活氯硅酸镁钙Ca8Mg-(SiO4)4Cl2绿色荧光粉。

它的激发光谱非常宽,适于紫外、紫光或蓝光LED激发,在460nm波长的蓝光激发下,在500nm附近有很强的峰。

2.4 存在的问题近年来,研究人员对不同种类的荧光粉的制备、物理性能、发光性能进行了大量研究,并取得了许多研究成果。

但是,还存在不少问题,如:能够匹配蓝光LED的荧光粉,特别是可被蓝光有效激发的高效红色、绿色荧光粉很少,而要制备高显色指数的白光LED ,这类荧光粉又是必不可少的[8]。

同时,现在的制备方法主要集中在高温固相法[9],但固相法合成温度高、产物粒径偏大且粒度分布宽,难以达到要求的粒度,且不易得到纯相物质,存在很大的弊端。

随着材料科学的发展,用软化学法[10]和物理合成法(微波辐射合成法)制备荧光粉受到国内外关注。

溶胶-凝胶法[11,12]、低温燃烧法[13,14]、水热合成法[15,16]、缓冲溶液沉淀法[17~19]、喷雾热解法[20]等软化学方法,由于是在液相中制备前驱体,各组分的含量可精确控制,反应组分可以在分子水平上混合均匀,得到的前躯体粒径小且粒度分布窄,烧结后得到荧光粉不用研磨即可使用。

合成温度比固相法低,可节省能源。

用微波辐射合成法[21]制备荧光粉,加热时材料内部整体同时发热,升温速度较快,从而显著缩短加热时间。

另外,微波能转换为热能的效率可达80%~90%,所以,微波烧结可以有效节省能源。

微波加热速度快,避免了材料合成过程中晶粒的异常长大,能够在短时间、低温下合成纯度高、结晶较好、晶形发育较完整、粒度细、分布均匀的材料。

而且,微波加热试样是从内部开始的,因此无论颗粒大小都能快速加热,并可以减小处理过程中引起裂纹的热应力。

3 发展展望当前能够与蓝光LED匹配的荧光粉不多,合成方法也主要集中在固相法,所得粉体二次特性差。

用荧光粉涂敷制得的白光LED的光通和光效与大量使用的节能灯存在相当大的差距,色品质也存在一定问题,而且随着LED工作器件温度的升高,还容易发生色漂移。

因此,应该着重从以下几个方面改进现有的白光LED 用荧光粉:(1)研究用软化学方法和微波法合成荧光粉。

使用软化学方法和微波法制备荧光粉能够得到二次特性好的荧光粉,从而提高荧光粉的光效。

(2)在原有灯用荧光粉基础上,通过稀土、碱土金属掺杂改变荧光粉的晶体性质,从而改变荧光粉的激发光谱,达到与当前LED 的最好匹配,提高白光LED的光效。

(3)寻找与LED发射谱匹配好,而发射谱为窄带光谱的红、绿、蓝荧光粉,以提高显色指数。

(4)通过粉体的后续处理如包膜[22],提高荧光粉的稳定性。

(5)对荧光粉的晶体结构、掺杂、能量传递机制等进行理论研究,从理论上指导荧光粉的研制。

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