发光的定义及特点
固体发光期末复习题.
固体发光材料与应用概念、简答、论述、发挥1.发光的概念(包括简单、完整概念)发光:即Luminescence 一词,作为一个技术名词,是专指一种特殊的光发射现象。
发光:是物体内部以某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。
发光概念/内涵:当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后,吸收了外界能量,其电子处于激发状态,物质只要不因此而发生化学变化,当外界激发停止以后,处于激发状态的电子总要跃迁回到基态。
在这个过程中,一部分多余能量通过光或热的形式释放出来。
这部分能量以光的电磁波形式发射出来,即称为发光现象。
概括地说,发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后,以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。
2.平衡辐射:是炽热物体的光辐射,又叫热辐射。
起因于物体的温度。
T,热平衡(准平衡),相应热辐射。
热辐射体的光谱只决定于辐射体的温度及其发射本领。
3.非平衡辐射:在某种外界作用激发下,物体偏离原来的热平衡态所产生的辐射。
发光是其一种。
4.发光与热辐射的区别:热辐射:温度在0K 以上的任何物体都有热辐射,但温度不够高时辐射波长大多在红外区,人眼看不见。
物体的温度达到5000℃以上时,辐射的可见部分就够强了,例如烧红了的铁,电灯泡中的灯丝等等。
开始不发光→暗红→橙色→黄白色发光:叠加在热辐射之上的一种光发射。
发光材料能够发出明亮的光,而它的温度却比室温高不了多少。
因此发光有时也被称为“冷光”。
5.发光与其他非平衡辐射的区别(知道谁是判据就行)非平衡辐射有许多种,除了发光以外,还有反射、散射等。
光辐射的特征一般可用5个宏观光学参量描述:亮度、光谱、相干性、偏振度和辐射期间。
亮度:亮度高低不能区分各种类型的非平衡辐射;光谱改变及非相干性:不仅在发光中存在,在联合散射和康普顿-吴有训效应中也有。
而且,作为在特定条件下的发光,如激光(受激发射)及超辐射(特殊条件下的自发发射),具有相干性。
偏振度:在发光现象中并没有带普遍性的特点。
稀土发光材料的基本原理-1
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白炽灯
节能灯
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§2 、 发光的定义
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§3、 发光材料的性能特点
光的本质是一种能量形态,发光就是一种能量传 递的方式,是物质将吸收的能量通过特定的方式
转换为非平衡光辐射的过程。
实际应用中的发光材料一般是指固体材料,包括 粉末、单晶、薄膜或非晶体。
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② 稀土化合物作为基质材料 常见的可作为基质材料的稀土化合物 有Y2O3、La2O3和Gd2O3等,也可以稀土
与过渡元素共同构成的化合物作为基质材
料(如YVO4)。
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(二)按激发方式
光致发光材料 电致发光材料 射线致发光材料 热释发光材料
发光材料在光(紫外光、红外光、可见光等) 照射下激发发光。 发光材料在电场或电流作用下的激发发光。 发光材料在电子束或其它射线束的轰击下的 激发发光。
对电子,其跃迁可产生发光,这些离子适
于作为发光材料的激活离子。
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非正常价态稀土离子的光谱特性 价态的变化是引发、调节和转换材料功 能特性的重要因素,发光材料的某些功能往
往可通过稀土价态的改变来实现。
①+2价态稀土离子的光谱特性 ② +4价态稀土离子的光谱特性
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①+2价态稀土离子的光谱特性
压缩,最终导致最低激发态能量降低,谱线
红移。
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② +4价态稀土离子的光谱特性
+4价态稀土离子和与其相邻的前一个+3 价稀土离子具有相同的4f电子数目。例如,
Ce4+和La3+,Pr4+和Ce3+,Tb4+和Gd3+等。
最新光致发光(PL)光谱
在上述辐射复合机构中,前两种属于本 征机构,后面几种则属于非本征机构。由此 可见,半导体的光致发光过程蕴含着材料结 构与组份的丰富信息,是多种复杂物理过程 的综合反映,因而利用光致发光光谱可以获 得被研究材料的多种本质信息。
)是表征材料纯度的重要特征参数。
6、少数载流子寿命的测定
__________________________________________________
7、均匀性的研究 测量方法是用一个激光微探针扫描样品,根据样
品的某一个特征发光带的强度变化,直接显示样品的 不均匀图像。 8、位错等缺陷的研究
光致发光测量的结果经常用于相对的比较, 因此只能用于定性的研究方面。
测量中深陷阱一类不发光的中心,发光方法 显然是无能为力的。 __________________________________________________
四、光致发光分析方法的应用
真空泵
透镜
反射镜
滤光片
激光器
激光器电源
样品室
样品
透镜
狭缝
光电倍增管
单色仪
锁相放大器 计算机
制冷仪 图2 光致发光光谱测量装置示意图
__________________________________________________
三、光致发光特点
1、光致发光的优点
光致发光分析方法的实验设备比较简单、 测量本身是非破坏性的,而且对样品的尺 寸、形状以及样品两个表面间的平行度都 没有特殊要求。
(4)浅能级与本征带间的载流子复合——即导 带电子通过浅施主能级与价带空穴的复合,或价 带空穴通过浅受主能级与导带电子的复合; (5)施主-受主对复合——专指被施主-受主杂质 对束缚着的电子-空穴对的复合,因而亦称为施 主-受主对(D-A对)复合; (6)电子-空穴对通过深能级的复合——即SHR 复合,指导带底电子和价带顶空穴通过深能级的 复合,这种过程中的辐射复合几率很小。
光学原理-发光的定义及特点
• 气体放电总伴随着光的发射
– 气体放电过程中,有的原子、分子或离子在碰 撞过程中会被激发到高能态,从而会发出光来
X* X h
• 激发还可以通过异类原子(或分子)间的 共振能量传递间接地实现
气体放电的应用
• 霓虹灯 • 日光灯 • PDP • 气体激光器 • 激光泵浦 • 紫外杀菌灯 • 投影光源 •…
器件名称 阴极射线管 节能灯
发光类型 阴极射线发光 光致发光
PDP
冷阴极荧光灯 白光LED (蓝色芯片)
光致发光 光致发光 光致发光
六、材料发光所经历的主要过程
• 激发
– 发光必须首先从外界获取能量 – 将体内的原子、分子或离子从基态激发到高能态
• 辐射跃迁
– 高能态(激发态)是一种不稳定的状态, – 粒子迟早会从激发态跃迁回基态,释放出吸收的能
课堂练习
• 激发光谱的横坐标和纵坐标分别表示什么参量 – 横坐标:激发光的波长 – 纵坐标:特定波长(或谱带)发射光的强度或光通量
• 常见的激发光谱或发射光谱的纵坐标一般为相对强度 正确 • 工程上将激发停止后发光强度降低到起始值的 10% 所需
的时间作为荧光粉的余辉时间
思考题
1、什么是发光,它有什么特点? 2、发光和热辐射有什么区别? 3、发光所经历的主要物理过程有哪些? 4、从发光经历的物理过程分析,如何才能保证日光灯具有较高的发光效率 5、列举常见的荧光粉器件,根据发光材料的激发方式说明其中发光材料的发光类型 6、什么是激发光谱,什么是发射光谱? 7、发光效率有哪三种不同的表达形式,分别说明之。 8、一种日光灯用荧光粉的量子效率为0.8,发光峰值波长为500nm,计算该荧光粉在250 nm紫外
第二章 发光的定义及特点
新人教版八年级物理上册《第四章 光现象》笔记整理
1、反射定义:光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
反射现象:光遇到水面、玻璃以及其他任何物体的表面都会发生反射。我们看到不发光的物体,都是由于它的表面能发射光,反射光进入人眼,人就看到了物体。
2、反射定律的内容:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居于法线的两侧,反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。
射到物面上的平行光反射后仍然平行
②镜面反射的应用有那些?
迎着太阳看平静的水面,特别亮。
黑板“反光”等,都是因为发生了镜面反射
③什么是漫反射?
射到物面上的平行光反射后向着不同的方向,
每条光线遵守光的反射定律。
④漫反射的应用有那些?
能从各个方向看到本身不发光的物体,是由于光射到物体上发生漫反射的缘故。
(3)镜面反射和漫反射的相同点有那些?
第二章:光现象笔记整理
一光的传播:
1、光源:(1)定义:能够发光的物体叫做光源,也称为发光体。
(2)分类:A根据生成原因分为:“自然光源”(太阳、水母、萤火虫)、“人造光源”(点燃的蜡烛)
B按光速的形状分为:“点光源”(太阳、亮着的白炽灯)、“平行光源”(电筒射出的光)
C根据发热程度分为:“热光源”(太阳,点燃的蜡烛)、“冷光源”
五看不见的光:
1.什么叫光谱?
红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种色光按顺序排列起来就是太阳光谱;
(从左往右其波长逐渐减小;散射逐渐增强;人眼辨别率依次降低)应用傍晚太阳是红的,晴天天是蓝的,汽车的雾灯是黄光。
2.什么叫红外线:
红外线位于红光之外,人眼看不见;
3.红外线的特点有那些?
(1)一切物体都能发射红外线,温度越高辐射的红外线越多;(打仗用的夜视镜)
LED发光原理及特点
LED发光原理及特点LED(Light Emitting Diode),即发光二极管。
是一种半导体固体发光器件。
它是利用固体半导体芯片作为发光材料。
当两端加上正向电压,半导体中的少数截流子和多数截流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白色的光。
多变幻:LED光源可利用LED在电流瞬间通断发光无余辉和红、绿、蓝三基色原理,并发挥我们多年对LED显示屏控制技术的研究,采用LED显示屏控制技术实现色彩和图案的多变化,是一种可随意控制的"动态光源"。
高节能:直流驱动,超低功耗(单管0.03-0.06瓦)电光功率达90%以上,同样照明效果比传统光源节能80%以上。
寿命长:LED为固体冷光源,环氧树脂封装,因此无灯丝发光易烧、热沉积等缺点。
工作电压低,使用寿命可达5万到10万小时,比传统光源寿命长5倍以上。
利环保:冷光源、眩光小,无辐射,不含汞元素,使用中不发出有害物质。
高新尖:与传统光源比,LED 光源融合了计算机、网络、嵌入式控制等高新技术,具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。
光源术语光通量(lm):光源每秒钟发出可见光量之总和。
例如一个100瓦(w)的灯泡可产生1500流明(lm),一支40瓦(w)的日光灯可产生3500lm的光通量。
发光强度(cd):光源在单位立体角度内发出的光通量,也就是光源所发出的光通量在空间选定方向上分布的密度。
光强的单位是坎特拉(cd),也称烛光。
如:一单位立体角度内发出1流明(lm)的光称为1坎特拉(cd)。
色温(k):以绝对温度(k=℃+273.15)K来表示,即将一黑体加热,温度升到一定程度时,颜色逐渐由深红-浅红-橙红-黄-黄白-白-蓝白-蓝变化。
当某光源与黑体的颜色相同时,我们将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。
如:当黑体加热呈现深红时温度约为550℃,即色温为550℃+ 273 = 823K。
光效(lm/w):光源发出的光通量除以所消耗的功率。
发光的定义及特点
课堂练习
激发光谱的横坐标和纵坐标分别表示什么参量 横坐标:激发光的波长 纵坐标:特定波长(或谱带)发射光的强度或光通量
常见的激发光谱或发射光谱的纵坐标一般为相对强度 正确 工程上将激发停止后发光强度降低到起始值的 10% 所
需的时间作为荧光粉的余辉时间
电子科技大学光电信息学院陈德军
电子科技大学光电信息学院陈德军
B) 复合发光 假设两类载流了数目相等,都等于n 任何一个载流子都可以和异号的任何—个载流子复合
电子科技大学光电信息学院陈德军
实用上将荧光粉的亮度下降到激发停止的瞬间亮 度的10%所经历的时间称作余辉时间
显示技术中常用的余辉划分
为了适应人眼的频率响应特性,家用电视要求20~30ms以下的中(短)余辉 荧光粉 显示管一般要求50ms至数百毫秒的长余辉荧光粉 三基色荧光粉的余辉特性要求基本一致(有时需要特意引入适当的猝灭剂, 如Ni,Co等)
思考题
1、什么是发光,它有什么特点? 2、发光和热辐射有什么区别? 3、发光所经历的主要物理过程有哪些? 4、从发光经历的物理过程分析,如何才能保证日光灯具有较高的发光效率 5、列举常见的荧光粉器件,根据发光材料的激发方式说明其中发光材料的发光类型 6、什么是激发光谱,什么是发射光谱? 7、发光效率有哪三种不同的表达形式,分别说明之。 8、一种日光灯用荧光粉的量子效率为0.8,发光峰值波长为500nm,计算该荧光粉在250 nm紫
确定对发光有贡献的激发光波长范围
横坐标: 激发光波长
的激发光谱
纵坐标:发光强度(效率) 通常为相对值
电子科技大学光电信息学院陈德军
2. 发射光谱
在一定激发源的激发下,发光材料的发光能量或发 光强度按波长的分布
LED的发展前景
• LED技术的概述 • LED技术的应用领域 • LED技术的优势与挑战 • LED技术的发展趋势 • LED技术的未来展望 • LED技术的前瞻性研究
01
LED技术的概述
LED的定义和特点
LED的定义
LED(Light Emitting Diode)即 发光二极管,是一种固态半导体器 件,能够将电能转化为可见光。
响应速度快
LED的点亮和熄灭速度非常快, 适用于需要频繁开关的应用场 景,如显示屏、照明等。
色彩丰富
LED可以发出各种颜色的光,可 以实现丰富多彩的视觉效果, 满足各种照明和显示需求。
挑战
成本较高
虽然LED的价格在不断下降,但相比 传统光源,其初始购买成本仍然较高。
散热问题
LED在工作过程中会产生热量,如果 热量不能有效散去,会影响其性能和 寿命。
标准化程度不足
目前LED市场上的产品质量参差不齐, 缺乏统一的标准和规范,给用户选择 带来困难。
蓝光危害
部分LED发出的是蓝光,过量接触可 能对眼睛造成伤害,需要合理设计和 使用以避免潜在危害。
04
LED技术的发展趋势
高亮度化
总结词
随着LED技术的不断进步,高亮度化已成为LED发展的主要趋 势之一。
新应用研究
LED照明
LED照明是LED技术最广泛的应用领域之 一,未来随着人们对照明品质和环保要 求的提高,LED照明市场有望持续增长。 科研人员正在研究如何提高LED照明的光 效和寿命,以及拓展其在智能照明等领 域的应用。
VS
LED显示
LED显示是LED技术的另一个重要应用领 域,未来随着人们对显示效果和便携性的 需求增加,LED显示市场有望持续扩大。 科研人员正在研究如何提高LED显示的清 晰度和可靠性,以及拓展其在虚拟现实、 增强现实等领域的应用。
LED发光原理及特点解读
常见的两种解决方案(二)
低频变压器及半波或全波整流电路 (一)
如图一所示,这种提供LED电源的方式非常简单只 需一个低频变压器,整流器,滤波电容还有一个用 来调整亮度的可变电阻。串联LED的数目主要由变 压器的圈数比所决定。一旦选用圈数比固定之后若 要得到一样的亮度,就很不容易改变LED的数目。 只能够藉由并联的方法增加LED的数目,但这种电 源架构很不容易做到并联的LED有相同的亮度。 优点:电路简单、成本低 缺点:体积大、电压模式,LED亮度会随着供应电 压之变化而有所改变;无法提供定电流输出;突波 电流较大。
LED的电源电路
LED所须之电源为直流、低电压,故传统上用以推 动钨丝灯泡或日光灯之电源并不适合直接推动LED灯 具。 而传统的定电压转换器必须经过修改后,才能适用 于推动LED灯具;电路修改需考量定电流输出、能源 转换效率、功率因素(power factor)等,均将考验电子 电路的设计技术。
常见的两种解决方案(一)
8.冷光源
它还提供 6500 的相关色温,显色指数为 72。该系统能用在超市、便利店、杂货 店等手取式低温待售产品表面,散发通 用质量的灯光,以更大的灯光均匀度、 减少地板上扰人的眩光以及隐藏显示柜 光源等方式,提高产品的可销性。更适 合古建筑物的照明工程中.
9“高新尖”技术
与220V交流电控制的传统光源单调的发光效果 相比, LED 光源是低压微电子产品,成功融合了计算 机技术、网络技术,无限遥控技术,嵌入式控制器技 术,所以亦是数字信息化产品。是半导体光电器件的 “高新尖”技术,具有在线编程,无限升级,灵活多 变的特点,为照明、显示、景观一次同时展现。
12. 适用性:
• 由于 LED 体积很小,每个单元 LED 小片是 3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形 状的器件,并且适合于易变的环境.发光 体接近点光源(有利于LED的灯具设计)
第二章 发光材料及其特征
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高场电致发光分类
基于高场下的电致发光现象所制成的器件,根据发光物 质的形态和驱动电压波形可分为四类:
分辨率高、矩阵驱动 交流薄膜电致发光寿命长(>20000h) 可实现彩色化及全色显示 交流驱动 液晶背光源 交流粉末电致发光发光效率高(1-5) lm/W 寿命短(2500)h 直流薄膜电致发光——可靠性差 直流驱动 低压矩阵驱动 直流粉末电致发光 可实现彩色化
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电致(场致)发光材料
Electroluminescence 电致发光是由直流或交流电场作用在物质上所产生的 发光现象,电能直接转变为光能,且无热辐射产生。 电致发光机理:
1. 本征式电致发光 2. 注入式电致发光
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本征式电致发光
ITO
ITO:InSnO2,Indium Tin Oxide
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电致发光的物理过程
电致发光中,只有通过一定的电场分布,引起发光材料中载流 子的速度和能量分布发生变化,才能引起碰撞激发或离化发光中 心,然后复合发光。 (a). 在电场作用下,发光层与绝缘层界面能级处束缚的电子隧穿 发射至发光层; (b). 发光层中杂质和缺陷也电离,部分电子连同隧穿电子在电场 作用下被加速; (c). 当其能量增大到足够大时,碰撞激发发光中心,从而实现发 光; (d). 电子在穿过发光层后,被另一侧的界面俘获。
3. 发光持续时间特征
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发光持续时间特征
规定当激发停止时,其发光亮度L衰减 到初始亮度L0的10%时所经历的时间为 余辉时间,简称余辉。
人眼能够感觉到余辉的长发光期间者为磷光; 人眼感觉不到余辉的短发光期间者为荧光。 荧光与磷光无严格区别。 极短余辉:余辉时间<1µs的发光; 短余辉: 余辉时间1~10µs的发光; 中短余辉:余辉时间10-2~1ms的发光; 中余辉: 余辉时间1~100ms的发光; 长余辉: 余辉时间10-1~1s的发光; 极长余辉:余辉时间>1s的发光
荧光粉的发光机理和特性
二.荧光粉的组成
三.灯用荧光粉的发展过程
• 爱迪生在1879年发明了世界上第一只灯泡白炽灯; • 四十年代出现了第二代光源荧光灯用掺锰和锑的 卤磷酸钙荧光粉制成的荧光灯; • 五十年代,B. T. Barmer发现人视觉对445nm (B). 545nm (G), 610nm (R)三种波长的光灵敏度最大, 并用这三种基色按一定比例混合成了不同颜色的光。 1971年M. Koedom和W. A. Thorton从理论上计算 指出若能合成这三种窄谱带波长的荧光粉,即可制 成高光效和高显色性的荧光灯。 • 1974年荷兰菲利浦公司J.M.P.J. Verstegen 首先制 成了稀土铝酸盐三基色灯用荧光粉和荧光灯。 • 各种品种规格的稀土三基色荧光灯先后问世
四.荧光粉的制备方法
• • • • • •
高温固相反应法 溶胶一凝胶法 燃烧法 水热合成法 共沉淀法 微波热合成法 喷雾热解法
高温固相反应法
• 高温固相反应法是发光材料的一种传统的 合成力法,是指原料以固态在高温下反应 一段时问,得到目标产物 . • 固相反应的充要条件是反应物必须相互接 触,即反应是通过颗粒界面进行的。
高温固相反应法
• 固相反应通常包括以下步骤: • (1)固体界面如原子或离子的跨过界面的扩 散: • (2)原子规模的化学反应; • (3)新相成核 ; • (4)通过固相的运输及新相的长大。
溶胶一凝胶法
• 将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶 或经解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶 化,再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分, 最后得到无机材料。
卤磷酸钙荧光粉的摩尔配比与 发射光色的关系
橙黄 摩尔 浅蓝色 日光色 冷白色 白色 暖白色 配比 (4800) (6500) (4500) (3500) (2900) Ca P 4.90 3.00 4.86 3.00 4.80 3.00 4.71 3.00 4.77 3.00 4.53 3.00
LED系列之技术
高效节能、体积小、寿命长、响 应速度快、色彩丰富、环保安全 等。
LED的发展历程
01
02
03
04
1960年代
最早的可见光LED诞生,只能 发出低亮度的红光。
1970年代
出现了黄光和绿光LED。
1980年代
蓝光和白光LED开始出现。
1990年代至今
高亮度、超高亮度LED以及全 色LED取得突破性进展,广泛 应用于各种显示和照明领域。
05
LED技术的挑战与解决方案
散热问题与解决方案
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04
05
总结词
详细描述
1. 优化LED封装 2. 选用高导热材 3. 合理布局
设计
料
散热问题是LED技术中的一 大挑战,过高的温度可能 影响LED的性能和寿命。
LED在工作过程中会产生热 量,如果热量不能及时散 出,会导致LED芯片温度升 高,影响其发光效率和稳 定性。为了解决散热问题 ,可以采用以下几种方案
多色与全彩LED
总结词
多色与全彩LED是LED技术的另一大突破,通过多种颜色LED的组合,实现全 彩色的显示和照明效果。
详细描述
多色与全彩LED采用红、绿、蓝等多种颜色的LED芯片,通过调节各颜色LED的 亮度,实现全彩色的显示效果。这种技术广泛应用于广告牌、舞台灯光、景观 照明等领域,为人们带来丰富多彩的视觉体验。
LED系列之技术
• LED技术概述 • LED的制造工艺 • LED的特性与优势 • LED技术的发展趋势 • LED技术的挑战与解决方案 • LED技术案例研究
01
LED技术概述
LED的定义与特点
LED的定义
光致发光(PL)光谱解读
在上述辐射复合机构中,前两种属于本
征机构,后面几种则属于非本征机构。由此
可见,半导体的光致发光过程蕴含着材料结
构与组份的丰富信息,是多种复杂物理过程
的综合反映,因而利用光致发光光谱可以获
பைடு நூலகம்
得被研究材料的多种本质信息。
二、仪器及测试
测量半导体材料的光致发光光谱的基本 方法是,用激发光源产生能量大于被测材料
2、杂质识别 根据特征发光谱线的位置,可以识别GaAs和GaP 中的微量杂质。
3、硅中浅杂质的浓度测定
4、辐射效率的比较 半导体发光和激光器件要求材料具有良好的发光性 能,发光测量正是直接反映了材料的发光特性。通过 光致发光光谱的测定不仅可以求得各个发光带的强度 ,而且也可以的到积分的辐射强度。在相同的测量条 件下,不同的样品间可以求得相对的辐射效率。 5、 GaAs材料补偿度的测定 补偿度NA/ND(ND,NA分别为施主、受主杂质浓度 )是表征材料纯度的重要特征参数。 6、少数载流子寿命的测定
光致发光(PL)光谱
一、光致发光基本原理
1. 定义:所谓光致发(Photoluminescence)指的是以光 作为激励手段,激发材料中的电子从而实现发 光的过程。它是光生额外载流子对的复合过程 中伴随发生的现象
2. 基本原理:由于半导体材料对能量高于其吸收限的 光子有很强的吸收,吸收系数通常超过104cm-1,因此在 材料表面约1μm厚的表层内,由本征吸收产生了大量的 额外电子-空穴对,使样品处于非平衡态。这些额外载 流子对一边向体内扩散,一边通过各种可能的复合机构 复合。其中,有的复合过程只发射声子,有的复合过程 只发射光子或既发射光子也发射声子
7、均匀性的研究 测量方法是用一个激光微探针扫描样品,根据样 品的某一个特征发光带的强度变化,直接显示样品的 不均匀图像。
最全面的LED知识培训资料
白光LED的实现方法
第三种方法:在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉,利用该芯片发射的长波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm-410nm)来激发荧光粉,从而实现白光发射。该种LED的显色性更好,但存在与第二种方法类似的问题,且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系。这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大,故还没批量使用。 其他方法: 在特殊的场合,白光LED还有其他几种封装方法。这里简单的介绍一下: 第一种:将红、蓝、绿三芯片封装在一起,按照一定的比例对其光色进行控制,混出白光。 第二种:实现方法是用红、蓝、绿、黄四芯片混出白光。
Led 知 识
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202X
目 录
CONTENTS
LED简介
01
LED发展趋势
02
LED芯片介绍
03
LED封装简介
04
LED基础知识
05
LED简介
CONTENTS
LED的定义
01
LED的特点
02
发光原理
03
什么是LED
LED 是取自 Light Emitting Diode 三个字的 缩写,中文译为“发光二极管”,顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为 光能的电子器件具有二极管的特性。
目前主流Led结构剖析
两种芯片发光形式
水平型结构Led出光路线
垂直型芯片性能介绍
由于当前芯片主要是垂直型的和水平型的两种。 垂直型产品以CREE芯片为代表特点主要是: 光效高:最高可达 161 lm\w,节能; 电压低:蓝光在2.9~3.3V; 热阻小:芯片本身的热阻小于 1 ‘C/W; 亮度高:由于采用垂直结构,电流垂直流动,电流密度均匀, 耐冲击型强;同一尺寸芯片,发光面宽,亮度高。 光型好:85%以上光从正面发出,易封装,好配光; 唯一的缺点就是:不方便集成封装。若要集成封装,芯片需 做特殊处理。 我公司全部采用垂直结构的芯片。
自发荧光物质_发光_原理_概述说明以及解释
自发荧光物质发光原理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述自发荧光物质是一种特殊的材料,具有在没有受到外界激发的情况下自行发出可见光的能力。
它们在材料科学、光电子技术等领域有广泛的应用。
本文旨在对自发荧光物质的发光原理进行深入概述和解释,以及探讨其在材料科学与技术中的应用前景。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行阐述。
首先,在引言部分我们将概述文章的主要内容,并说明文章结构。
接着,第二部分将介绍自发荧光物质的基本概念和特点,包括定义、分类和应用领域以及特点与优势。
第三部分将详细解析自发荧光物质的发光原理和机制,包括共振能级结构理论解释、荧光、磷光和电致发光等不同机制的比较以及分子内转换过程对自发荧光生效性和强度的影响探究。
第四部分将探讨自发荧光物质在材料科学与技术中的应用前景,包括其在生化分析领域和信息显示、照明、能源转换等领域的具体应用案例介绍。
最后,在结论部分我们将总结自发荧光物质发光原理,并讨论其在科学研究和实际应用中的意义与推广,同时提出未来需要解决的问题和发展方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍自发荧光物质的发光原理,以及探讨其在材料科学与技术领域中的应用。
通过对自发荧光物质进行深入探究和分析,希望能够加深对这一特殊材料的认识,并为相关科研工作者提供有益参考和启示。
同时,本文也希望引起读者对于自发荧光物质未来发展方向的关注,并促进更多创新性研究的开展。
2. 自发荧光物质的基本概念与特点2.1 自发荧光的定义自发荧光是指物质在没有外界能量输入的情况下,自发地产生可见光或紫外线辐射的现象。
这种发光过程是非热平衡状态下的放射性衰变,其发生原因是由于激发态电子跃迁到低能态时释放出能量。
自发荧光可以从分子、晶体、聚合物等各种材料中观察到。
2.2 自发荧光物质的分类和应用领域根据材料的不同结构和组成,自发荧光物质可以分为有机自发荧光材料和无机自发荧光材料。
有机自发荧光材料通常由含有共轭结构的有机分子构成,因此具有较大的π-π*共振吸收带。
光致发光(PL)光谱
6复合,这种过程中的辐射复合几率很小。
2021/10/10
在上述辐射复合机构中,前两种属于本 征机构,后面几种则属于非本征机构。由此 可见,半导体的光致发光过程蕴含着材料结 构与组份的丰富信息,是多种复杂物理过程 的综合反映,因而利用光致发光光谱可以获 得被研究材料的多种本质信息。
7
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3
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e-D+
e-h e-h
e-A
声子参与
D-h
D-A
(a)
(b)
(c)
图1 半导体中各种复合过程示意图(a)带间跃迁(b)带- 杂质中心辐射复合跃迁(c)施主-受主对辐射复合跃迁
4
2021/10/10
Hale Waihona Puke 在这个过程中,有六种不同的复合机构会发射光 子,它们是: (1)自由载流子复合 —— 导带底电子与价带顶空穴 的复合; (2)自由激子复合 —— 晶体中原子的中性激发态被 称为激子,激子复合也就是原子从中性激发态向基态 的跃迁,而自由激子指的是可以在晶体中自由运动的 激子,这种运动显然不传输电荷; (3)束缚激子复合 —— 指被施主、受主或其他陷阱 中心(带电的或不带电的)束缚住的激子的辐射复合,其 发5光强度随着杂质或缺陷中心的增加而增加; 2021/10/10
(4)浅能级与本征带间的载流子复合——即导
带电子通过浅施主能级与价带空穴的复合,或价
带空穴通过浅受主能级与导带电子的复合;
(5)施主-受主对复合——专指被施主-受主杂质
对束缚着的电子-空穴对的复合,因而亦称为施
主-受主对(D-A对)复合;
(6)电子-空穴对通过深能级的复合——即SHR
复合,指导带底电子和价带顶空穴通过深能级的
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课堂练习
1. 发光材料要发光就必须首先吸收能量
2. 一般来说,发光材料的量子效率不超过
正确 正确
100%
3. 无辐射跃迁会降低材料的发光效率
正确
4. 发光经历的物理过程按下列顺序发生:
激发→辐射跃迁→无辐射跃迁→能量传递
错误
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2.4、表征发光的主要性能指标
1、激发光谱(发光材料特定波长的发光强度与激发
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作用下加速
带电粒子气体中的原子或分子碰撞电离产生新的
电子和离子
使原本不导电的气体变得导电了
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气体放电总伴随着光的发射
气体放电过程中,有的原子、分子或离子在碰撞
过程中会被激发到高能态,从而会发出光来
X* X h
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激发还可以通过异类原子(或分子)间的 共振能量传递间接地实现
第2章 发光的定义及特点
本章重点
发光的定义和特点
发光与热辐射的区别 发光材料的分类方法 发光现象所经历的物理过程 发光的几个重要参数
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一、光的本质 波粒二相性
波动性
电学及磁学分量组成的 互成90º 简谐运动 波长和频率两个参量 干涉、衍射现象
正确
正确 错误 正确
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6. 发光材料一般按照激发的方式进行分类
下列器件荧光粉的发光类型分别是?
器件名称 阴极射线管
节能灯 PDP 冷阴极荧光灯 白光LED (蓝色芯片) 发光类型 阴极射线发光 光致发光 光致发光 光致发光 光致发光
正确
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六、材料发光所经历的主要过程
的发射强很多 需要以某种方式把能量交给物体使电子升到一定高能态—
—激发过程
只是在少数中心进行,不会影响物体的温度
可以更有效地把外界提供的能量转化成我们所需要的可 见光
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三、发光的定义 发光就是物体不经过热阶段而将其内部以
某种方式吸收的能量直接以光能的形式释
日光灯发光有何特点呢?
白色光
灯管温度不高,接近常温
显然不是热辐射发光
效率比白炽灯高得多(80 lm/W以上)
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发光
不需要将发光材料加热到高温(如日光灯、显像管等常
温下就可产生光发射) 原因:电子在不同高能态上的分布偏离热平衡分布
从这些高能态的跃迁而来的光就会比相应温度下同样波长
常见荧光粉器件的发光类型
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课堂练习
1. 有光的发射就是发光这一说法是否正确?
2. 发光材料发出的光称为“冷光”是因为发光材
错误
料发光时不需要被加热到高温
3. 激发停止后,发光一定会延续一段时间 4. 阴极射线发光是由电子束(阴极射线)发射的 5. 日光灯和PDP的荧光粉发光都属于光致发光
显示技术中常用的余辉划分
为了适应人眼的频率响应特性,家用电视要求20~30ms以下的中(短)余辉
荧光粉
显示管一般要求50ms至数百毫秒的长余辉荧光粉 三基色荧光粉的余辉特性要求基本一致(有时需要特意引入适当的猝灭剂,
如Ni,Co等)
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课堂练习
激发光谱的横坐标和纵坐标分别表示什么参量
放出来的非平衡辐射过程
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四、发光的特点
冷光
发光体和周围环境的温度几乎是相同的,并不需要加温 只有个别中心得到能量,周围大量的中心仍处于未被激发
的状态
衰减(余辉)
从外界吸收能量到放出光来,花费一定时间。 发出的光既有反映这个物质特点的光谱,又有一定的衰减 规律
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气体放电的应用
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2)固体发光
A)有机材料 B)无机材料
晶体
半导体发光二极管、激光器
粉末
荧光粉
薄膜
电致发光 单晶薄膜 发光粉混入介质形成的薄膜 直接制成的薄膜
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物理发光 (根据激发方式分类)
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注意
并非所有被发光材料吸收的激发能都能转化为光 辐射输出 从高能态到基态的跃迁并非只有发光这一种方式
无辐射跃迁 能量传输
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无辐射跃迁
从激发态跃迁到基态的过程若不产生光子辐射输 出 辐射跃迁的竞争过程,会降低材料的发光效率
与反射光、散射光、契连科夫辐射等区分
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契连科夫辐射
如果电子或其它带电粒子在真空中具有很高的速 度(接近光速),那么当它进入折射系数较大的 物质时,它的速度有可能大于光在该物质中的速 度。这种情况下,电子或其它带电粒子能量的一 部分会转化为可见光或紫外光发射出去,这种现 象是前苏联物理学家契连科夫首先发现的,被称
激发态的寿命
只要始态能级相同,相应的发
光就有相同的衰减时间 分立发光衰减的规律是指数式的
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B) 复合发光
假设两类载流了数目相等,都等于n
任何一个载流子都可以和异号的任何—个载流子复合
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实用上将荧光粉的亮度下降到激发停止的瞬间亮
度的10%所经历的时间称作余辉时间
横坐标:激发光的波长 纵坐标:特定波长(或谱带)发射光的强度或光通量
常见的激发光谱或发射光谱的纵坐标一般为相对强度 工程上将激发停止后发光强度降低到起始值的
10%
正确
所
需的时间作为荧光粉的余辉时间
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思考题
1、什么是发光,它有什么特点? 2、发光和热辐射有什么区别? 3、发光所经历的主要物理过程有哪些? 4、从发光经历的物理过程分析,如何才能保证日光灯具有较高的发光效率 5、列举常见的荧光粉器件,根据发光材料的激发方式说明其中发光材料的发光类型 6、什么是激发光谱,什么是发射光谱? 7、发光效率有哪三种不同的表达形式,分别说明之。 8、一种日光灯用荧光粉的量子效率为0.8,发光峰值波长为500nm,计算该荧光粉在250 nm紫 外光激发下的功率效率和流明效率(人眼对500 nm光的相对视见灵敏度为0.323) 9、显示器件通常要求选用具有合适余辉时间的发光材料,发光材料根据余辉时间的长短如何进 行划分? 10、为什么通常需要抑制无辐射跃迁过程?
线谱+宽带谱
纵坐标:发光强度(效率) 通常为相对值
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3. 发光效率
发光效率反映了材料吸收激发能量后转变为光能的比例
能量效率(功率效率)
发光辐射能量与吸收能量之比 量子效率 辐射出的量子数与吸收的量子数之比 流明效率
发射的光通量与吸收的能量之比
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为契连科夫效应。
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五、发光的分类
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物理发光 (根据材料的物相分类) 气体放电
只适合于气态物质
固体发光
最常用,最广泛
液体发光
常用于材料分析
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1)气体放电发光——只适合气态物质
气体中的带电粒子(电子和离子)就会在电场的
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粒子性
早在1900年普朗克就提出光的存在是以很多小部分光 能量为单位组成的——光子 光子能量为
E h
光电导、光电发射、发光及光化学等效应都是粒子性 的体现
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日光灯的发光过程
灯管内的气体(水银蒸汽)放 电产生紫外线(254nm) 紫外线激发荧光粉发光
量子效率:
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激发能量的传输
He-Ne气体放电发光
荧光粉的发光
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1、卤粉的光谱 Sb3+ Mn2+ 2 、加入红粉后的光谱 3、加入的红粉光谱
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小结 发光所经历的主要物理过程
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光波长的关系。 )
确定对发光有贡献的激发光波长范围
横坐标: 激发光波长
纵坐标:发光强度(效率) 通常为相对值 的激发光谱
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2. 发射光谱
在一定激发源的激发下,发光材料的发光能量或发 光强度按波长的分布 光谱的线型:
线谱 宽带谱
横坐标: 发射光波长
Gauss函数 表示
4. 发光的增长与衰减
发光的驰豫是发光的重要特征之一
将激发停止后立即停止的发光称为荧光
人眼不可察觉
激发停止后,延续相当长一段时间的发光称为磷光
人眼可见
随着实验技术的发展,这种区分已经变得不明确了,
还有很多人沿用这两个名称
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A)分立发光的衰减
衰减过程
激发态可以跃迁到不同的基态时