第8章 发光材料的性能表征
发光材料的检测方法与相关技术
本技术提供一种发光材料的检测方法，包括：(1)取待测的发光材料，进行研磨；(2)对发
光材料进行XRD检测：将研磨后的发光材料置于XRD检测仪中进行检测，得到发光材料的XRD图谱，将XRD图谱与标准卡片进行比对，确定发光材料的基质成分；(3)对发光材料进行激发光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行激发光谱检测，得到发光材料的激发光谱；(4)对发光材料进行发射光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行发射光谱检测，得到发光材料的发射光谱；(5)对发光材料的激发光谱和发射光谱进行分析，确定发光材料的掺杂成分以及发光性质。本技术方法能够减小发光材料检测误差、提高实验效率。
权利要求书
1.一种发光材料的检测方法，其特征在于，包括：
(1)取待测的发光材料，进行研磨；
(2)对发光材料进行XRD检测：将研磨后的发光材料置于XRD检测仪中进行检测，得到发
光材料的XRD图谱，将XRD图谱与标准卡片进行比对，确定发光材料的基质成分；
(3)对发光材料进行激发光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行激发光谱检测，得到发光材料的激发光谱；
(4)对发光材料进行发射光谱检测：将研磨后的发光材料置于荧光光谱仪中进行发射光谱检测，得到发光材料的发射光谱；
(5)对发光材料的激发光谱和发射光谱进行分析，确定发光材料的掺杂成分以及发光性质。
2.根据权利要求1所述的发光材料的检测方法，其特征在于，所述XRD检测仪的工作参数为：
使用金属Cu靶(辐射源为K线，λ＝0.15406nm)作为阳极，仪器阳极加速电压设置为40KV，工作电流为30mA，扫描速度为2°/min，选用的2θ角扫描步长为0.02°，测量的2θ角度范围为20°～60°。
光学材料的发光性能研究
光学材料的发光性能研究
光学材料作为一种重要的功能性材料，具有广泛的应用前景。其中，发光性能是光学材料的重要性能之一，对于光电器件、显示技术等领
域具有重要意义。本文旨在探讨光学材料的发光性能以及相关研究进展。
一、发光机制
光学材料的发光机制多种多样，可以通过多种途径激发其发光特性。其中，最常见的包括：激发态自发辐射发光、荧光发光和磷光发光。
这些发光机制在不同条件下表现出不同的性能，因此深入了解光学材
料的发光机制对于优化其发光性能具有重要意义。
二、影响因素分析
光学材料的发光性能受到多种因素的影响，其中包括材料的化学组成、结构、形貌和外界环境等。化学组成是影响材料发光性能的关键
因素之一，不同元素的掺杂可以改变材料的能带结构，从而影响材料
的发光特性。此外，材料的晶体结构和形貌也会对其发光性能产生显
著影响。最后，外界环境因素如温度、压力等也会对光学材料的发光
性能产生一定的影响。
三、发光性能研究方法
为了深入研究光学材料的发光性能，科学家们提出了各种研究方法。其中，最常用的包括荧光光谱、磷光光谱、显微镜观察、光电子能谱
和扫描电镜等。这些方法可以提供关于材料的发光峰值、发光强度、
荧光寿命等信息，以及对材料结构和形貌进行表征。
四、研究进展
随着科技的进步和研究的深入，光学材料的发光性能研究得到了广
泛关注。目前，研究者们在发光材料的合成、改性和应用方面取得了
重要进展。例如，一些新型的有机荧光材料和无机发光材料被设计和
合成出来，其发光性能得到了显著提高。此外，利用纳米技术和表面
修饰等手段也为光学材料的发光性能研究提供了新的思路和方法。
半导体材料性能表征技术研究
半导体材料性能表征技术研究第一章：概述
半导体材料是数字电子设备的制造基础。随着半导体工业的不断发展，人们对半导体材料性能的要求也越来越高，因此对半导体材料的表征技术研究显得尤为重要。本篇文章将介绍半导体材料性能表征技术的研究现状，以及常用表征技术的优缺点。
第二章：半导体材料性能表征技术
2.1 电学特性表征技术
半导体材料最主要的功能是半导体材料的电学特性。因此，电学特性表征是半导体材料中最基础的表征技术之一。常用的电学特性表征技术有电导率测试、霍尔效应测试、电容测试等。
2.1.1 电导率测试
电导率是衡量半导体材料导电能力的参数，是半导体材料电学特性的最基本参数之一。常用的电导率测试仪器有四探针仪和霍尔测试仪。四探针仪主要用于测量电性能参数一般值比较小的半导体材料。而霍尔测试仪的主要功能是通过电模型和半导体功率件的电性能参数推算出材料的导电性能。
2.1.2 霍尔效应测试
霍尔效应测试利用卡斯特威德-費西爾电场分析法，测量半导体材料的电流和电压之间的关系，得到材料的导电性能参数。霍尔效应测试主要适用于导电性能非常强的半导体材料，如红外材料和高电子迁移率材料。
2.1.3 电容测试
电容测试是用于测量半导体材料中电荷储存量和电荷响应时间的技术。利用逆变电容仪器测量材料的电容值，可以得到半导体材料的这些参数，从而了解其电学特性。
2.2 光学特性表征技术
半导体材料同时也具备光学特性。表征半导体材料光学特性的技术主要有荧光光谱测试、吸收光谱测试、拉曼光谱测试、发光光谱测试、椭圆偏振测试和反射光谱测试。
发光材料激发光谱和发射光谱测试
东南大学材料科学与工程
实验报告
学生姓名班级学号实验日期2014.9.3批改教师
课程名称电子信息材料专业方向大型实验批改日期
实验名称发光材料激发光谱和发射光谱测试报告成绩
一、实验目的：
1、掌握光致发光的基本过程，掌握激发光谱和发射光谱的基本含义
2、掌握发光才来哦发射光谱和激发光谱的测试方法
二、实验原理：
发光材料主要是指材料吸收外来能量后所发出的总辐射中超过热辐射的部分。发光材料的发光需要外界能量的激发，根据击发方式不同发光方式可以分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、X射线及高能粒子发光等。以光致发光为例，当用激发光照射某些物质时，处于基态的分子吸收激发光发生跃迁，达到激发态，这些激发态经过弛豫过程损失一部分能量后，以无辐射跃迁回到激发态的低振动能级，再从此能级返回基态，此过程中多余的能量以光子的形式释放。
激发光谱和发射光谱是表征发光材料两个重要的性能指标。激发光谱是指发光材料在不同波长激发下，该材料的某一波长的发光谱线的强度与激发波长的关系。激发光谱反映了不同波长的光激发材料的效果。根据激发光谱可以确定使该材料发光所需的激发光的波长范围，并可以确定某发射谱线强度最大时的最佳激发波长。激发光谱对分析材料的发光过程也具有重要意义。发射光谱是指在某一特定波长激发下，所发射的不同波长的光的强度或能量分布。激发光谱和发射光谱通常采用荧光分光光度计进行测量。其基本结构包括光源，单色器，试样室，单色器和探测器。常用光源为氙灯，单色器多为光栅，探测器多用光电倍增管。
荧光分光光度计工作原理：由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变为断续之光以及激发光单色器变成单色光，此光即为荧光物质的激发光，被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光，经过单色器变成单色荧光后照射于测试样品用的光电倍增管上，由其所发生的光电流经过放大器放大输出至记录仪，激发光单色器和荧光单色器的光栅均有电动机带动的凸轮所控制，当测绘荧光发射光谱时，将激发光单色器的光栅固定在最适当的激发光波长处，而让荧光单色器凸轮转动，将各波长的荧光强度讯号输出至记录仪上，所记录的光谱即为发射光谱，简称荧光光谱。当测绘荧光激发
蓝光发光材料的制备与性能研究
蓝光发光材料的制备与性能研究
随着科技的发展，光学材料在现代生活中扮演着越来越重要的角色。蓝光发光
材料作为一种重要的发光材料，在显示器、照明等应用中受到了广泛关注。本文将探讨蓝光发光材料的制备与性能研究。
一、蓝光发光材料的制备
蓝光发光材料的制备涉及到多个步骤和多种材料。最常见的一种材料是氮化镓(GaN)。制备氮化镓材料的方法包括金属有机气相沉积(MOCVD)和分子束外延(MBE)等。
MOCVD是一种主要用于大规模生产氮化镓材料的方法。通过在特定温度和气
压下，将金属有机化合物和氮化合物引入反应室进行反应，可以得到高质量的氮化镓材料。MBE则是一种通过在超高真空条件下，将材料的分子层层沉积在基底上
的方法。
除了GaN，还有一些其他的材料也可以用于制备蓝光发光材料，比如铜铟镓硒(CuInGaSe2)和钾镓钌(K3GaRu4O12)等。这些材料的制备方法各不相同，但都需要
精确控制反应条件和材料的组分，来保证最终得到具有良好发光性能的蓝光发光材料。
二、蓝光发光材料的性能研究
蓝光发光材料的性能研究主要包括发光效率、色坐标和光电特性等方面的研究。
发光效率是评价蓝光发光材料性能的重要指标之一。通过探索不同材料的生长
方法、杂质掺杂和结构优化等方法，可以提高发光效率。
色坐标是用来描述发光光源颜色的指标，通常用于表征蓝光发光材料的颜色。
色坐标的测量方法主要包括色差计和光谱测量。通过改变发光材料的组分和结构，可以调节色坐标，从而满足不同应用场景的需求。
光电特性研究则主要关注蓝光发光材料的电学特性和光学特性。电学特性的研
合成方法对发光材料的发光性能影响及优缺点分析
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·110·2022年第16期
文章编号：2095-6835（2022）16-0110-03
合成方法对发光材料的发光性能影响及优缺点分析
余智斌，周静
（凯里学院，贵州黔东南苗族侗族自治州556011）
摘要：对发光材料的合成方法进行了分析，分析了高温固相法和燃烧法这2种干热合成法，分析了溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法这3种湿化学合成法，介绍了每一种合成方法的实验路径和影响因素。每一种合成方法都在发光材料一些特性上有它的优势，在另一些特性上有它的不足。高温固相法仍是一种传统的工业化生产发光材料的方法，每一种合成方法都在实验室被广泛使用，都有其新颖和独到之处，也有其不足需要改进和完善。在具体的实验中，需要根据所选原料和目标产物的特性等具体情况选择最适合的合成方法。
关键词：发光材料；合成方法；干热法；湿化学法
中图分类号：TQ422文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2022.16.034
1研究背景
合成方法是影响发光材料发光性能的一个很重要因素。为了使发光材料的发光性能达到最好，科研工作者需要付出很大的努力来寻找最佳的合成工艺。发光材料的合成方法对其尺寸和形貌也有重要影响。随着经济社会的发展，人们对发光材料的合成方法要求越来越高，具有定向性和选择性、环境友好型、资源节约型的合成方法更符合现阶段样品制备的要求，合成方法的研究进入了一个新的阶段。发光材料的合成是研究发光材料的基础，传统的合成方法已经不能满足现阶段的需求，而一些新型的合成方法的出现，则为发光材料的发展打开了一扇新的大门。目前，常用的发光材料合成方法有高温固相法、燃烧法、溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等[1]。
光致发光材料性能测量方法
太阳能电池
太阳能作为可以解决化石燃料枯竭和地球环 境问题的绿色能源越来越备受瞩目。利用光 伏效应将太阳能转换成电能的太阳能电池是 当前合理利用太阳能的重要装置之一。然而， 目前所广泛使用的硅基太阳能电池其光电转 换效率理论最大值仅30%，实际转换效率约 15%。
利用掺稀土光功能材料如能实现吸收一个可 见光子，而发射两个或多个红外光子，则红 外量子剪裁材料有望大力提高硅基太阳能电 池光电转换效率。
图1 发光中心基态的势能图
应用之一:解释斯托克位移
图2给出了基态和激发态的位形示意
图，由此可以解释发光的许多特性。
激活过程包括电子从基态能级A跃迁
到激发态的较高能级B产生一个活性
中心。依照弗兰克-康登原理，这个
过程体系能量从A垂直上升到B，而
离子的位形基本不变。但在激发态，
由于离子松弛（即位形改变），电
光致发光材料的原理 和性能表征
专业：微电子与固体电子学
发光的相关概念 光致发光原理 光致发光材料的常见应用
光致发光材料主要特性测量
发光的相关概念
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。
光致发光(Photoluminescence)是用光激发发光材料引起 的发光现象。
图2 发光中心基态和激 发态的势能图
应用之三：解释非辐射跃迁
光电子材料信息材料
光学性能表征主要包括材料的透射、 反射、吸收、散射等性质的研究。这 些性质通常用光谱响应曲线、反射率 、透过率等指标来衡量。
电学性能表征
总结词
电学性能是信息材料的基本性质之一，主要描述材料在电场作用下的导电、介电等性质。
详细描述
电学性能表征主要包括材料的电阻率、电导率、介电常数、电场响应等指标的测量和研究。这些性质对于电子器 件的性能有着重要影响。
增强设计与模拟能力
通过增强计算机设计与模拟能力，我们可以更好地预测和优化光电子材料的性能，加快研发进程。
应用领域的拓展
拓展应用领域
随着光电子材料和信息材料的不断发展，其应用领域 也将不断拓展。未来的研究将集中在开发新的应用领 域，如光通信、生物医学、环境监测等。
提升应用性能
在现有的应用领域中，我们需要不断提高光电子材料 和信息材料的性能，以满足不断增长的应用需求。例 如，提高光电转换效率、增强光信号的稳定性等。
随着环保意识的提高，绿色制造技术将成为未来光电子材料制造业的重要发展方向。研究和发展更环保、更高效的制 造技术，如清洁能源、循环利用等，将有助于推动光电子材料制造业的可持续发展。
突破制造工艺限制
目前，许多光电子器件的制造过程存在复杂的工艺限制和较高的成本。未来的研究将集中在突破这些限制，以实现更 高效、更经济的生产。
热学性能表征
总结词
材料化学专业课程教学大纲-2024鲜版
掌握多步骤实验操作的流程和规范，提高实验的 连贯性和效率。
实验结果分析与讨论
学习对实验结果进行深入分析和讨论的方法，提 高分析问题和解决问题的能力。
27
创新性实验项目开展
科研思维与创新能力培养
01
通过参与创新性实验项目，培养学生的科研思维和创新
意识，鼓励学生提出新的实验想法和方案。
团队协作与沟通能力提升
用等。
考试难度
适中，旨在检验学生对课程内 容的掌握程度和应用能力。
31
总评成绩计算方法
平时成绩占比
占总评成绩的40%，包括课堂表现、作业 完成情况和小组项目成绩。
期末考试成绩占比
占总评成绩的60%，根据闭卷考试成绩计 算。
2024/3/28
总评成绩计算公式
总评成绩 = 平时成绩 × 40% + 期末考试 成绩 × 60%。
材料化学是化学与材料科学交叉的学科，研究材料的组成、结构、性质及 其变化规律。
随着科技的进步，新材料在能源、信息、生物等领域的应用日益广泛，材 料化学专业的重要性日益凸显。
2024/3/28
材料化学专业旨在培养掌握化学和材料科学基础知识，具备创新能力和实 践能力的复合型人才。
4
教学目标与要求
掌握化学和材料科学的基本概念 和原理，理解材料的组成、结构、
实验室安全规章制度
发光材料
自发发光：受激发的粒子 （如电子），受粒子内部 电场作用从激发态A而回 到基态G时的发光。 受迫发光：受激发的电子 只有在外界因素的影响下 才发光（亚稳态发光）。
来自百度文库
复合发光
发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒子，一 般为空穴和电子，这两种粒子复合时便发光，称为复 复 合发光。 合发光 由于离化的带电粒子在发光材料中漂移或扩散，从而 构成特征性光电导，故又称为“光电导型”发光。
11
色 温
色温是指光源发射的颜色与黑体在某一温度下辐射的光 色相同时，黑体的温度称为该光源的色温，一般以开氏K 为单位。比如3200K和5600K等。 色温高，光线的颜色偏冷：色温低，光线的颜色偏暖： 色温适中时，光线接近于白色。
自然界正常日照下，光线的色温一般都要高于人工灯具的色温。通 常情况下，阳光的色温为5600K左右，而演播室及演出用灯具的色温 都在3200K左右。（热光源） 近年来电视演播室兴起的冷光源布光，是对传统光源的变革。冷光 源的色温高，耗能低，发热小，在进行室内外摄相时，色温转换简 单，画面自然，当然冷光源对调光台的性能要求也要高些。
(1) 基质晶格或激活剂（或称发光中心）吸收激发能; (2) 基质晶格将吸收的激发能传递给激活剂； (3) 被激活的激活剂发出一定波长的光而返回基态， 同时伴随有部分非发光跃迁，能量以热的形式散 发。
光的发射是物体中电子从高能态到低能态的跃迁产生的， 物体要发光，首先就得使物体中的电子处于高能态。 以某种方式将能量传递给物体使电子提升到一定高能态 的过程，称为激发过程。 发光就是将所吸收的激发能转化为光辐射的过程。
碱土铝酸盐长余辉发光材料的有机包覆及其表征
碱土铝酸盐长余辉发光材料的有机包覆及其表征
碱土铝酸盐长余辉发光材料的有机包覆是通过将有机材料包覆在碱土铝酸盐的表面，以增强长余辉发光材料的性能和稳定性。有机包覆可以提高材料的光学性能、抗氧化性能和化学稳定性。
有机包覆的过程包括以下步骤：
1. 材料表面处理：首先，需要对碱土铝酸盐的表面进行处理，以提高有机包覆物质的附着性。可以使用表面活性剂、电化学方法或化学修饰等方法进行表面处理。
2. 有机包覆物质的选择：选择适合的有机材料，如聚合物、有机小分子等，作为包覆层。有机包覆物质的选择应考虑其对材料的附着性、稳定性和光学性能的影响。
3. 包覆过程：将有机包覆物质溶解在适当的溶剂中，与碱土铝酸盐材料接触并进行包覆。可以使用涂覆、浸渍、激光蒸发等方法进行包覆。
4. 包覆层的固化：通过热处理、紫外光固化、化学反应等方法对包覆层进行固化，以增加其稳定性和附着性。
包覆后的碱土铝酸盐长余辉发光材料可以通过多种表征方法进行分析：
1. 光学性质表征：包括荧光发射光谱、荧光寿命、荧光发射强度等的表征。光学表征可以评估包覆材料对荧光性能的影响。
2. 结构表征：包括X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描
电子显微镜等的表征。结构表征可以了解材料的晶体结构、形貌和表面性质。
3. 热稳定性表征：通过热重分析、差示扫描量热法等方法分析材料的热稳定性和热分解特性。
4. 包覆层的化学成分表征：通过元素分析、X射线光电子能谱等方法分析包覆层的元素组成和化学状态。
以上是碱土铝酸盐长余辉发光材料有机包覆及其表征的一般过程和方法。具体的包覆过程和表征方法可能会因材料性质和研究目的的不同而有所差异。
材料表征方法 第八章-拉曼光谱
I Anti Stokes i 4 ( ) e I Stokes i
h kT
拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不 同的化学键或基态有不同的振动方式，决 定了其能级间的能量变化，因此，与之对 应的拉曼位移是特征的。 这是拉曼光谱进行分子结构定性分析的理 论依据
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拉曼光谱原理－拉曼活性
注意： 1). 在示意图中斯托克斯线和反斯 托克斯线对称地分布于瑞利线的两侧，这是由于 在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个 振动量子的能量。2). 反斯托克斯线的强度远小 于斯托克斯线的强度，这是由于 Boltzmann 分布， 处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态 上的粒子数。实际上，反斯托克斯线与斯托克斯 线的强度比满足公式：
拉曼光谱的原理
当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生 相互作用时，大部分光子仅是改变了方向，发生散射， 而光的频率仍与激发光源一致，这种散射称为瑞利散 射。 但也存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向， 而且也改变了光波的频率，这种散射称为拉曼散射。 其散射光的强度约占总散射光强度的10-6～10-10。 拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能 量交换，改变了光子的能量。
拉曼频率及强度等标志着散射物质的性质。从 这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。 这就是拉曼光谱具有广泛应用的原因。 拉曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动， 因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振 动能级)与转动能级结构的知识。 拉曼散射强度是十分微弱的，大约为瑞利散射 的千分之一。在激光器出现之前，为了得到一幅完 善的光谱，往往很费时间。激光器的出现使拉曼光 谱学技术发生了很大的变革。
bcno发光材料及其发光性能的研究
luminescent materials were synthesized by using precursor method with Al and Mg substitute of B. The main component of the AlCNO luminescent material is Al2O3 and may have AlN which is similar to BCNO luminescent material. The main component of MgCNO is MgO, which may be MgO: C luminescence.
Key words: BCNO; bandgap adjustable; transitional ion; Eu3+; carbon quantum dots
IV
目录
第一章绪论 (1)
1.1发光材料 (1)
1.2 BN及石墨烯带隙可调的研究进展 (1)
1.3 BCN和BN发光材料的性质和电子结构 (2)
1.3.1 BN的结构与性能 (2)
1.3.2 BCN的结构与性能 (3)
1.3.3 BCN和BN基发光材料的研究现状 (4)
1.4 BCNO发光材料 (4)
1.4.1 BCNO发光材料的研究现状 (4)
1.4.2 BCNO发光材料的制备方法 (9)
1.4.3 BCNO发光材料的发光机理 (9)
1.5碳量子点发光简介 (10)
1.6本文研究的主要内容及目的 (11)
1.6.1本文的主要研究目的 (11)
1.6.2本文的主要研究内容 (12)
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。
发光材料
主编：刘道高发副主编：光
指导老师：叶晓萍材
料
08化工一班出版社
前言
我们地球最大的光源就是太阳了，没有太阳就没有地球。但是太阳下山后，就没有太阳的光源了。于是，我们祖先就发现了最原始的发光材料--木材。随着社会的进步，从木材，灯油，蜡烛，电灯到现在的一系列新型发光材料应运而生。现在的发光材料不仅仅用于照明，还用于医学，军事等的激光，冷光等等。
对发光材料最早研究的相信是发明电灯的爱迪生了，电灯的灯丝爱迪生就实验了五千多中材料才发现乌丝适合做电灯的灯丝。从十七世纪开始，发光现实逐步成为实验科学的研究对象。1852年，斯托克斯提出关于光致发光的第一个规律：。1867年BECQUEREL研究了红宝石的光谱特性。1878年，有人报道了低压下真空放电引起的玻璃管壁发光现象，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力学两大重大发现，X射线和天然放射性。伦琴通过对BaPt(CN)的研究发现了X射线，贝克勒则通过硫酸钾铀发现核辐射。此后，1905年爱因斯坦用光子的该院揭示了斯托克斯规律的意义。1913年波尔提出了原子结构的量子理论，为光学物理奠定了理论基础。
发光材料广泛的应用在人们的生活之中，我们身边的手机，电脑，电视的显示器都是由发光材料构成的。发光材料还运用于通信卫星，雷达，光学计算机，生物分子探针，航天飞机等。
本论文研究光致发光材料的结构，制备工艺和性能及应用于一体，既有一定的理论性，又密切结合发光材料也器件的生产实践。可谓我们大学生创业或者从事发光材料研究生产的工程技术人员提供一个指路明灯。
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v
6y
2x 12 y 3
CIE-UCS1960
u' u v' 3 v
2
CIE-UCS1976
4 色温、相关色温和光色
黑体辐射公式（普朗 克公式）
P
c1
5
1 ec2 / T 1
[W
/(cm2
m)]
第一辐射常数：
c1 2hc2 3.74181012W cm2
• 大于它和小于它的颗粒各占50%
“边界粒度”表征粒度的分布范围
• x10 表示小于它的颗粒数占总数的10% • x90 表示大于它的颗粒数占总数的90%
粒度分析方法
图像处理方法
• CCD得到粉末颗粒图像，输入计算机进行识别，并按 一定的模式进行统计
电阻法颗粒计数器 沉降法 通过测量颗粒下陈量和时间的关系得到颗粒分布 激光粒度计 根据颗粒对光散射的原理通过测量不同粒度的颗
通常选取700nm（R）、546.1nm（G）、 435.8nm（B）作为三原色光
按色单位混合成白光（C），即色单位的白光由 等量（1/3色单位）的三原色组成。但三原色的 亮度并不相同，（R）、（G）、（B）的光亮度 （lm）之比为1:4.5907:0.061
故：R、G、B既反映了原色的成分，也包含了亮 度的大小
第二辐射常数：
c2 hc / k 1.4338104 m K
黑体辐射的总能量：
P Pd T 4
0
5.6697 1012[W /(cm2 K 4 )]
非黑体辐射
• 自然界中所有的实际辐射体都是非黑体
吸收系数小于100%，辐射能力也比黑体小
固体激光器
• YAG:Nd3+；YVO4:Nd3+；蓝宝石激光器；染料激光器
阴极射线
氢灯
氙灯
汞灯
激光
2 反射光谱、吸收光谱
3 发光的瞬态过程
激发源
• 光致发光
脉冲氙灯（微秒、宽谱带， 瞬时功率低，谱线宽度大）
H2和D2气体放电（数纳秒 的单色光脉冲，强度低）
脉冲激光器
• 准分子激光器（纳秒）、 YAGi激光器（纳秒）、 各种锁模激光器（皮秒、 飞秒）
1 粒度分析 几种粒度平均值的计算公式
几何平均值 算术平均值 调和平均值
Dmax
1
D ( Di ) n
Di Dmin
1 Dmax
D Di n Di Dmin
1 Dmax
D(
1 )1
n D Di Dmin i
粒度分布：粉末样品中各种 大小的颗粒占颗粒总质量的 比例，通常以各粒度值区间 的颗粒质量占样品总质量的 百分比来表示
在表色系统中，通常关注的是颜色，只要 知道R、G、B的相对值就可以了
r R , g G , b B
RGB
RGB
RGB
由r、g就可在平面坐标图上确定任一颜色C 的位置
通过实验，以（R）、（G）、（B）三原 色来匹配等能光谱种每一光谱色（单色 光），可以得到每一波长光谱色的R、G、 B三刺激值，并以 r()、g()、b()
• 由于x，y色坐标系是一个非均匀的色空间，所以，最 近距离是一条与黑体轨迹有一定夹角的斜线（等相关 色温线）
• 每条等相关色温线上的色坐标值尽管不同，而相关色 温确实相同的
光源的色温实际上就是该光源的相关色温
5 显色指数
光源照明下物体的颜色会因光源的光谱分 布而出现差异
光源照射物体的颜色效果称作该光源的显 色性
测量装置
单色仪
光探测器
光电倍增管 固态器件
• 光电二极管 • 光电池 • CCD •…
单通道
• 光电倍增管 • 固态光电二极管
多通道（线阵、面阵）
• MOS-FET • CCD
光电倍增管
放大倍率高达106倍，灵 敏度高，适宜于探测微弱 光信号
响应速度快
光谱响应取决于光阴极
13
6
浅蓝色
14
7
浅紫色
15
8
亮浅红紫色
光源的显色指数由下式确定
昼光下看到的颜色 浓红色 浓黄色 浓绿色 浓蓝色 亮的浅黄-粉红色 中等程度的橄榄绿色 树叶色
Ri 100 4.6Ei Ei : 照明光源由D65换成待测光源时， 实验色i在CIE1960年UCS色品图上所 引起的色差值
Ei 800{[(uki uk ) (uoi uo )]2
[(vki
vk
)
(voi
vo
)]2
}
1 2
平均显色指数Ra
Ri 100 4.6Ei
E i
1 8
8 i 1
Ei
二、发光材料光学参数的测量
激发光谱 发射光谱 亮度 余辉特性 吸收光谱 反射光谱
在对比实验中，还会 出现须将三原色之一 （或之二种）加到实 验色中，才能与另两 个原色相加后（或令 一个原色）匹配。如
• C(C)+ R(R) =G(G)+B(B)
• C(C) + R(R)+G(G)=B(B)
三原色不总是正值， 也会出现负值
2 RGB表色系统
由三刺激值R、G、B表示颜色或色彩的系统称为 RGB表色系统
基本特性参量
辅助信息： 有助于解释荧光粉的发光机理 应用
1 激发光谱与发射光谱
测量原理
• 发射光谱：样品在适当激发源以稳定的功率激 发下，发射光的强度与发射光波长的关系曲线
用配备了适当的光探测器的单色仪进行测量
• 激发光谱：指定波长光的发光强度随恒定功率激发光 的波长变化的曲线
用单色仪产生单一波长的激发光，记录指定波长发射光的强度 随激发光波长的变化情况
3 XYZ表色系统
1931年，CIE决定将RGB表色系统变换成 新的XYZ表色系统
主要考虑到应满足两方面的要求
• 对应的光谱三刺激值 x()、y()、z() 没有负值
•y( ) 与明视觉函数V(λ)曲线一致
在RGB表色系统中，X、Y、Z的坐标值为
X（1.2750，-0.2778） 1.0(X)=2.3646(R)-0.5151(G)+0.0052(B) Y（-1.7392，2.7671） 1.0(Y)=-0.8965(R)+1.4264(G)-0.0144(B) Z（-0.7431，0.1409） 1.0(Z)=-0.4681(R)+0.0887(G)+1.0092(B)
用显色指数定量地判断光源的显色性能 显色指数—在特定条件下，物体由光源照
明何由参比光源（标准光源D65）照明时， 知觉色符合程度的度量
CIE规定了15个实验色
CIE序号（i）
昼光下看到的颜色
CIE序号（i）
1
亮灰红色
9
2
暗灰红色
10
3
浓黄绿色
11
4
中等程度的浅黄绿色 12
5
亮的浅蓝绿色
• UV-可见：多碱光阴极 （ Na-K-Cs-Sb）
• 近红外：GaAs • 长波长： Ag-O-Cs • VUV： Cs-I、Cs-Te
各种CCD的光谱响应
像增强器
激发源
紫外、可见光
• 白炽灯 • 气体放电灯
氢灯（氘灯）、氙灯、汞灯等
• 激光
气体激光器
• He-Ne，Ar+，Kr+ ，He-Cd，N2，准分子激光
• 灰体：吸收系数或者辐射率与某一温度的黑体 的辐射率之比不随波长而改变，这一非黑体可 称为灰体
实际上理想的灰体也是不存在的，只是在某一有限 的波长范围内才满足灰体的条件
利用非黑体辐射的某些特性和黑体相应的特性进 行对比，可用来确定实际辐射体的有关温度参量
• 实际温度：由与实际辐射体处于热平衡的合适温度计 测出的温度
• 电场（脉冲发生器） • 脉冲电子束
4 发光效率测量
激发光 254nm
• 高压汞灯、滤光系统
发射光滤光片吸收 254nm激发光
热电堆作为接收器 已知发光效率的荧光
粉作参考
5 数据处理
光谱灵敏度校正
数据处理
提高信噪比
• 平滑来自百度文库理
多次测量平均 移动平均
三、荧光粉形貌的测量
第八章 发光材料的性能表征
一、CIE表色系统
1 三基色原理 颜色是人眼的主观感觉 任何颜色可由三种基本色以适当的比例混合而成 通常选红、绿、蓝三种颜色作为基本色（三原色），一
（R）、（G）、（B）来表示 匹配任一颜色C，各用了多少数量的三原色，所用的数量
称为三刺激值，以R、G、B表示 C(C)=R(R)+G(G)+B(B)
粒度只能通过等效的方法进行测量
平均粒度
m
p
ni xi
x( p, q)
i 1 m
q
ni xi
i 1
ni和xi分别表示第i个粒度区间内
的颗粒个数和区间内的平均值
x（3，4）称为体积（质量）平均粒度； x（1，0）称为颗粒数平均粒度； x（3，2）称为表面积平均粒度；
平均粒度的另一种表示形式为“中位粒 度”，x50记作 。
相关色温
• 实际照明光源中，只有白炽灯具有的连续光谱和黑体 的光谱分布最接近，色坐标点落在黑体轨迹上或附近
• 其它类型的光源即使是连续谱，也和黑体的发光光谱 不一致，有的甚至相差较大，但二者的发光颜色却相 近
• 相关色温：在色品图上，某一光源的色坐标点到黑体 轨迹上的最近距离所对应的温度，就称为该光源的相 关温度
RGB坐标与XYZ坐标转换关系式为
x 0.49000r 0.31000g 0.20000b 0.66697r 1.13240g 1.20063b
y 0.17697r 0.81240g 0.01063b 0.66697r 1.13240g 1.20063b
z 0.00000r 0.01000g 0.99000b 0.66697r 1.13240g 1.20063b
• 辐射温度：实际辐射体与黑体具有相同的辐射通量时 的黑体温度
• 亮度温度：实际辐射体在某一波长与黑体具有相同视 觉亮度时的黑体温度。
色温
• 依据黑体辐射光的颜色与温度的关系，引出了 “颜色温度”的概念，简称为色温
一光源的发光颜色，与某个温度的黑体的发光颜色 相同或相近时；或者说，一光源的发光光谱与某个 温度的黑体的发光光谱相同或接近时，这一黑体的 温度就可定义为该光源的色温
粒对光的散射角来得到粒度的分布。测量速度快， 重复性好
其它形貌测量方法
光学显微镜 透射电子显微镜 扫描电子显微镜 扫描隧道显微镜和原子力显微镜
光谱三刺激值
对于光谱分布已知为P(λ)的光源
780
X P()x()d
380
780
Y P() y()d
380
780
Z P()z()d
380
x X X Y Z
y Y X Y Z
z Z X Y Z
均匀色空间
u
4x
2x 12 y 3