光致发光材料性能测量的方法
荧光材料光致发光量子效率绝对测量通用检测方法-最新国标
荧光材料光致发光量子效率绝对测量通用检测方法1 范围本文件规定了荧光材料光致发光内/外量子效率绝对测量的通用办法。
本文件适用于荧光光谱范围在紫外、可见与近红外波段（200nm~1100nm），激发光波长范围在紫外和可见波段（200nm~780nm）的固体和液体荧光材料。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 5838.1—2015 荧光粉第1部分：术语3 术语和定义GB/T 5838.1-2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
内量子效率 internal quantum efficiency荧光材料受到激发时，向空间各方向发出的荧光总光子数与激发光被发光材料吸收总光子数的比值。
[来源：GB/T 39492-2020，3.2，有修改]外量子效率 external quantum efficiency荧光材料受到激发时，向空间各方向发出的荧光总光子数与激发光入射总光子数的比值。
[来源：GB/T 39492-2020，3.1，有修改]样品仓 cell待测样品，参比样品如硫酸钡等的填充用容器，或配有聚四氟乙烯壁套的薄无荧光比色皿。
适于在积分球体凹处或缺处放置，保存试样的平板型器皿，以及分光光度计用器皿的总称。
参比样 reference用于激发光的光谱测定的具有高反射率的白色标准粉末或无色溶剂，白色标准粉末通常选用硫酸钡或氧化铝粉体，对于溶液，选择无荧光的溶剂，该溶剂且适合荧光材料分散。
白色漫反射板 white reflecting plate用于激发光光谱测定，氧化铝，聚四氟乙烯标准白板等高反射率白板。
[来源：GB/T 39492-2020，3.5，有修改]自吸收 self-absorption样品发出的光有部分会被自身吸收。
瞬态光致发光光谱仪测试样品的载流子寿命
瞬态光致发光光谱仪测试样品的载流子寿命瞬态光致发光光谱仪被广泛应用于材料表征中，能够精确地测定材料中载流子寿命等参数。
本文将介绍瞬态光致发光光谱仪测试样品中载流子寿命的情况。
一、瞬态光致发光光谱仪的工作原理瞬态光致发光光谱仪是通过短脉冲激光器产生光子束照射在样品上，激发出载流子，然后用测量光束来测定样品中载流子的寿命。
光致发光光谱仪可以测试多种材料，包括半导体材料、薄膜、金属以及聚合物等。
二、载流子寿命的定义及其在材料中的重要性载流子寿命指的是材料中的自由载流子和空穴的寿命，是描述材料中一些物理性质的重要参数。
载流子寿命直接影响了半导体器件的工作效率和性能，能够预测材料的发光强度以及发光光谱的变化等。
三、如何使用瞬态光致发光光谱仪测试样品的载流子寿命使用瞬态光致发光光谱仪测试样品的载流子寿命需要以下步骤：1. 准备样品并制备样品成薄膜状。
2. 将瞬态光致发光光谱仪调整至合适的参数，包括激光器功率、脉冲宽度以及采集时间等。
3. 将样品放置在样品台上，并通过光束聚焦在样品表面上。
4. 用激光器射入高能量光子束以激发样品中的载流子。
5. 用测量光束记录载流子的发射光谱，并使用算法对载流子寿命进行计算。
四、使用瞬态光致发光光谱仪测试样品的优点1. 瞬态光致发光光谱仪能够非常精确地测定载流子寿命，能够提供非常准确的数据。
2. 瞬态光致发光光谱仪是非接触式测试方法，不会对样品产生任何损伤。
3. 瞬态光致发光光谱仪测试速度快，可以实现高通量测试。
总之，瞬态光致发光光谱仪是一种非常有用的测试工具，能够非常准确地测定载流子寿命等参数。
通过合理的使用和分析，能够为材料科学领域的研究带来更多的进展。
光致发光(PL)光谱
SUCCESS
THANK YOU
2019/4/27
中心位于1.1eV的发光峰带。
图4 高质量CZT晶体PL谱的近带边区
该PL谱的主峰为中性施主的束缚激子峰（D0, X）。 而CdTe和Cd0.96Zn0.04Te在该区域内的主发光峰则通常为 受主－束缚激子峰（A0,X）。在Cd0.9Zn0.1Te晶体的近带 边 区 的 PL 谱 除 此 之 外 ， 还 可 以 看 到 基 态 自 由 激 子 峰 （X1）、上偏振带峰（Xup）以及第一激发态自由激子峰 （X2）。对于质量较差的CZT晶体，无法看到其自由激 子峰（X1）和一次激发态自由激子峰（X2）。低温PL谱 可以用来比较全面的评价CZT晶体的质量，并由此来推 断晶体的探测性能。
测量中经常需要液氦低温条件也是一种苛 刻的要求。
对于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
1、组分测定 例如，GaAs1-xPx是由直接带隙的GaAs和间接带
隙的GaP组成的混晶，它的带隙随x值而变化。发光 的峰值波长取决于禁带宽度，禁带宽度和x值有关。 因此，从发光峰峰值波长可以测定组分百分比x值。
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
光致发光材料的制备及性能研究
光致发光材料的制备及性能研究近年来，光致发光材料因其在光电器件和生物医学领域的广泛应用而受到了广泛关注。
本文将探讨光致发光材料的制备方法和性能研究。
一、光致发光材料的制备方法1. 化学合成法化学合成法是一种常用的光致发光材料制备方法。
通过控制反应条件和材料组分，可以合成出具有特定发光性能的材料。
例如，利用溶液法将银钙石和掺有特定离子的草酸盐溶液反应，得到发光性能优异的银钙石材料。
2. 模板法模板法是制备光致发光材料的另一种常用方法。
通过选择合适的模板，可以控制材料的形貌和结构，从而调控其光学性能。
例如，利用硅胶模板可以制备出具有纳米孔结构的光致发光材料，这种结构能够有效提高材料的发光效率。
3. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种低温制备光致发光材料的方法。
通过溶胶和凝胶的相互转化，可以在低温下制备出高质量的光致发光材料。
例如，通过溶胶凝胶法可以制备出具有优异光学性能的铝掺杂锗酸盐玻璃材料。
二、光致发光材料的性能研究1. 发光强度与激发波长的关系光致发光材料的发光强度与激发波长之间存在一定的关联。
通过研究材料的发光强度随激发波长的变化，可以了解材料的发光机理和光学特性。
例如，研究发现，某些特定的光致发光材料在短波紫外光激发下可以产生较强的发光，这使得它们在紫外线检测和生物成像方面具有潜在应用价值。
2. 时间解析发光时间解析发光是一种用于研究光致发光材料的动力学性质的方法。
通过测量材料发光的脉冲宽度和发光衰减速度，可以了解材料的激发态寿命和能量传递过程。
例如，时间解析发光研究表明，某种光致发光材料在激发后具有长寿命的激发态，并且能够将激发能量有效转移给周围分子，从而实现能量传递和发光增强。
3. 光电性能研究光致发光材料的光电性能对于其应用具有重要意义。
通过研究材料的光电转化效率、电子传输性质和载流子输运行为，可以评估材料的光电性能，为其在光电器件中的应用提供指导。
例如，研究表明某种光致发光材料具有优异的载流子输运性质和光电转化效率，因此在太阳能电池和光电探测器等领域有着广阔的应用前景。
有机发光二极管显示器用材料光致发光光谱测试 荧光光谱法-2023标准
有机发光二极管显示器用材料光致发光光谱测试荧光光谱法1.范围本文件规定了采用荧光光谱法（FS）测定有机发光二极管（OLED）显示器用有机材料的光致发光光谱的测试方法。
本文件适用于测定有机发光二极管（OLED）显示器用有机材料的光致发光光谱的测试。
2.规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 20871.2-2007 有机发光二极管显示器第2部分：术语与文字符号GB/T 19267.3-2008 刑事技术微量物证的理化检验第3部分：分子荧光光谱法JJG 537-2006 荧光分光光度计检定规程3.术语和定义GB/T 20871.2-2007和GB/T 19267.3-2008界定的以及下列术语、定义适用于本文件。
3.1.最强激发波长 max excitation wavelength激发样品使其产生最强荧光的入射光波长，用λex,max 表示。
3.2.室温发射波长 room temperature emission wavelength室温（298K）条件下物质所发射的荧光强度最大的波长，用λem,max表示。
3.3.低温发射波长 low temperature emission wavelength低温（77 K）条件下物质所发射的荧光强度最大的波长，用λem,max表示3.4.荧光光谱法 fluorescence spectrometry根据获得的荧光激发光谱、发射光谱等参数对物质进行定性、定量和结构分析的方法。
3.5.第一电子激发单重态 first singlet excited state；S1电子在跃迁过程中不发生自旋方向的变化，这时分子中具有两个自旋配对的电子，分子处于激发的单重态，用 S1表示，见图1。
3.6.第一电子激发三重态first triplet excited state；T1电子在跃迁过程中伴随着自旋方向的变化，这时分子中具有两个自旋不配对的电子，分子处于激发的三重态，用 T1表示，见图1。
物理实验技术中的光电材料性能测量与控制方法
物理实验技术中的光电材料性能测量与控制方法光电材料作为一类重要的材料，具有光电转换、光控制、光存储等特性，在光电领域具有广泛的应用前景。
为了对光电材料的性能进行准确的测量与控制，物理实验技术发挥着重要作用。
本文将从光电材料性能测量和光电材料性能控制两方面进行论述。
一、光电材料性能测量光电材料的性能测量对于研究和开发光电器件具有重要意义。
在光电材料的性能测量过程中，常用的方法有以下几种。
1.1 光电流测量法光电流测量法是通过测量光照条件下材料的光电流来获得光电材料的性能信息。
光电流是光电材料被光激发时，产生的电流信号。
通过测量光电材料在不同光照条件下的光电流，可以得到材料的光电转换效率、响应速度等性能参数。
1.2 光电导测量法光电导测量法是利用光导电材料的性质，通过测量材料在光照条件下的电导率来评估材料的性能。
光电导测量法可以提供光电材料的光电导率和载流子迁移率等关键性能参数。
同时，光电导测量法还可以用来研究光电材料的表面态密度、载流子浓度等表征光电材料质量的参数。
1.3 光致发光测量法光致发光测量法通过照射光电材料，测量材料发射的光信号，从而获得材料的光致发光性能。
光致发光测量法可以研究光电材料的发光机理、荧光寿命等性能参数。
通过光致发光测量，可以确定最佳的光激发条件，提高光电器件的效率。
二、光电材料性能控制方法光电材料性能的控制对于实现光电器件的优化设计具有重要意义。
以下是一些常见的光电材料性能控制方法。
2.1 光敏增强剂添加光敏增强剂的添加对于提高光电材料的光电转换效率具有重要作用。
光敏增强剂可以提高光电材料的光吸收特性，增强电子与光子之间的相互作用。
例如，在太阳能电池中，添加合适的光敏增强剂可以提高材料的光电转换效率。
2.2 光学微结构设计光学微结构设计是一种通过调整光电材料的微观结构，实现对光电性能的控制的方法。
通过调整光学微结构参数，如表面形貌、纹理结构等，可以实现对材料的光吸收和光散射特性的优化。
光致发光谱的测试步骤
光致发光谱的测试步骤光致发光谱（photoluminescence spectrum）是一种通过激发样品使其发光，然后测量发出的光的特性来研究材料性质的测试方法。
以下是光致发光谱测试的一般步骤：1.准备工作在进行光致发光谱测试之前，需要准备好测试所需的器材和试验材料。
同时，还需进行实验室的安全检查，确保实验室环境的安全性。
2.准备样品将待测试的样品准备好，通常可以是固体、液体或气体。
固体样品需要制备成适合测试的样品片，确保其表面光滑且杂质少；对于液体样品，需要放置在试管或石英池中；气体样品需要通过一定的装置将其引入到测试系统中。
3.激发光源的选择根据样品的性质和要研究的特定光学过程，选择适当的激发光源。
通常使用可以提供足够激发能量的激光器或光电灯作为激发光源。
4.设置实验装置将激发光源和探测系统等设备正确装置在实验台上。
激发光源通过光学透镜或反射镜对样品进行照射，然后通过光栅或单色器选择出特定波长的发射光。
5.调节能量和波长确保激发光源的能量和波长符合实验要求。
激光器或光电灯的能量应调整到适当的水平，以确保样品受到足够的激发能量，但又不会造成样品过度激发导致样品损伤。
6.收集发射光使用光学透镜或反射镜收集样品发出的光，并将其引导至光学探测器（如光电multiplier tube，charge-coupled device detector 等）进行检测和测量。
7.记录数据将光学探测器检测到的光的强度数据记录下来。
通常，可以通过计算机软件进行实时数据采集和分析，以获得更精确的结果。
8.分析光致发光谱根据实验数据，对光致发光谱进行分析。
可以通过调整激发光源的能量和波长来观察样品发出的光的特性，如峰值波长、峰值强度、发射谱的形状等。
同时，还可以通过与已知材料的发射谱进行对比来确定样品的组成或性质。
9.数据处理和结果分析对实验得到的数据进行处理和分析。
使用适当的数据处理方法和数学模型，可以从光致发光谱中提取出更多信息，如能带结构、载流子浓度、载流子寿命等。
光致发光检测应用
光致发光检测应用一、引言光致发光（Photoluminescence）是一种物理现象，指物质在吸收光能后，内部电子被激发至高能态，随后返回低能态时释放出的光子。
光致发光检测技术利用这一现象，通过测量发光的光子数量、波长、强度等参数，实现对物质成分、结构和性能的快速、无损检测。
随着科技的发展，光致发光检测技术在多个领域得到了广泛应用。
二、光致发光检测的原理光致发光过程可以大致分为三个阶段：激发、发光和衰退。
在激发阶段，特定波长的光子将电子从基态激发至激发态。
在发光阶段，被激发的电子通过辐射跃迁的方式返回基态，同时释放出光子。
在衰退阶段，电子通过非辐射跃迁的方式返回基态，这一过程中可能伴随着能量的耗散。
三、光致发光检测技术的应用1.化学和生物传感：光致发光检测技术可以用于检测气体、液体和固体中的化学物质和生物分子。
通过特定的荧光探针或量子点等发光材料，能够实现对特定物质的灵敏和特异性检测。
2.环境监测：在环境保护领域，光致发光检测技术可用于监测水体、土壤和空气中的污染物。
通过测量发光光谱和强度，可以快速确定污染物的种类和浓度。
3.医学诊断：在医学领域，荧光成像和荧光探针等技术广泛应用于细胞成像、药物筛选和肿瘤诊断等方面。
例如，荧光共振能量转移（FRET）技术可以用于研究生物大分子间的相互作用。
4.科研与教育：在科研与教育领域，光致发光检测技术常用于材料科学、化学和物理学等领域的研究。
例如，利用光致发光光谱研究材料的能级结构和光学性质。
5.农业与食品检测：在农业和食品工业中，光致发光检测技术可用于检测农药残留、食品添加剂和营养成分等。
通过荧光光谱分析，可以快速、准确地确定食品的质量和安全性。
6.工业生产控制：在工业生产中，光致发光检测技术可用于产品质量控制和生产过程监控。
例如，利用荧光光谱分析监控化学反应进程和产品质量。
7.安全检查与反恐：在安全检查与反恐领域，光致发光检测技术可用于探测有毒有害物质、爆炸物和毒品等。
pl光致发光光谱测试条件
pl光致发光光谱测试条件一、测试目的光致发光（PL）光谱测试是一种用于研究材料发光特性的重要手段。
通过PL光谱测试，可以了解材料的发光性质、能级结构以及材料内部的缺陷和杂质等信息。
本测试条件旨在规范PL光谱测试的实验操作流程，确保测试结果的准确性和可靠性。
二、测试原理光致发光（PL）光谱是材料在吸收光子后，将能量转化为荧光发射的现象。
PL 光谱反映了材料内部能级结构、缺陷和杂质等信息。
通过对PL光谱的分析，可以了解材料的发光性质、能级结构以及材料内部的缺陷和杂质等信息。
三、测试条件1. 样品准备（1）样品应具有代表性，能够反映材料的整体性能。
（2）样品应清洁、干燥，无杂质和污染物。
（3）样品尺寸应适中，以便于测试和观察。
2. 测试环境（1）实验室温度应保持在20±5℃。
（2）实验室湿度应保持在50±5%。
（3）实验室应保持清洁、无尘，避免影响测试结果。
3. 光源选择（1）选择合适的激光光源，确保其波长、功率和稳定性满足测试要求。
（2）激光光源的波长范围应覆盖样品发光的主要波段。
4. 样品处理（1）对于固体样品，应将其研磨成粉末或薄片，以便于测试。
（2）对于液体样品，应将其稀释至适当浓度，以便于测试。
5. 测试参数设置（1）设置合适的激发波长和发射波长范围，以便于捕捉样品的PL光谱。
（2）设置合适的扫描速度和步长，以便于获得准确的PL光谱。
6. 数据处理与分析（1）对获得的PL光谱进行去噪、平滑等处理，以提高数据质量。
（2）对PL光谱进行拟合和分析，提取发光峰位、强度等信息。
四、注意事项1. 在进行PL光谱测试前，应对样品进行充分的了解和研究，以便选择合适的测试条件和方法。
2. 在测试过程中，应注意保护眼睛和皮肤，避免长时间暴露在激光光源下。
3. 在数据处理和分析过程中，应注意数据的准确性和可靠性，避免误导实验结果。
光致发光材料性能测量方法
hν
而失掉了其剩余的能量，返回到较低的能
敏活过程
级上。这种跃迁过程不发射电磁波，即光， 因 而 称 为 非 辐 射 跃 迁 （ nonrediative
敏活剂基态
transition）.
类似这种非辐射跃迁，在敏活磷光体的机
制中还包括一类非辐射能量传递
（nonrediative energy transition）。
夜明设施（长余辉材料）
所谓长余辉发光是指发光材料在停止激发后，发光不会立即消失， 而是持续较长时间（从数秒到几十个小时）的发光现象。这种材 料在吸收可见光或者紫外光时能够储存能量，然后以可见光的形 式将被存储能量缓慢释放，也就成为了一种长余辉发光。 在光线较暗的场所、黑夜或者突然照明断电的时候，这种材料能 起到应急显示、安全照明的作用。没有放射性、安全可靠、结构 稳定。
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。
激光晶体激活和发光过程：激活过程是将活 化中心注入到激发态，称作激励。这样的活 化中心具有合理的寿命。换句话说，这些活 化中心受激后并不立即发射能量回到基态， 而是待激励遍及“全域”。因而激发态比基 态具有更多的活化中心。发光时，从一个活 化中心发出的光刺激其他活化中心，以致辐 射在整个相中进行，于是就构成了相干辐射 的强烈光束或脉冲。
发射光谱
光致发光材料荧光光谱分析
光致发光材料荧光光谱分析荧光光谱分析是一种常见的材料分析方法，对于研究和应用光致发光材料具有重要意义。
本文将重点介绍荧光光谱分析的原理、方法和应用，并且阐述材料的荧光性质与结构之间的关系。
荧光光谱分析是一种基于材料的荧光性质进行定性和定量分析的方法。
荧光是一种分子或原子在受激发后由激发态向基态跃迁时所发出的光。
荧光光谱分析利用材料的荧光光谱特征来研究其分子结构、性质以及与外部环境的相互作用。
荧光光谱分析通常使用荧光光谱仪进行测量。
荧光光谱仪由光源、单色仪、样品室、检测装置和数据处理系统组成。
在荧光光谱分析中，首先选择合适的激发光源，激发材料发出荧光。
然后使用单色仪选择特定的波长范围进行分析。
荧光光谱仪能够记录和分析荧光强度与波长之间的关系。
根据荧光光谱的特征，可以对材料的结构和性质进行研究。
荧光光谱的特征峰值位置和强度反映了分子或原子的电子结构和激发能级。
荧光光谱的发射峰位和峰值强度可用于确定样品的成分和浓度。
此外，荧光光谱还可以用于研究荧光材料的光学性质、电子结构和分子动力学过程。
荧光光谱分析在材料研究和应用中具有广泛的应用。
一方面，荧光光谱分析可以用于荧光标记和探针的研究。
利用荧光探针可以实现细胞成像、荧光显微镜和荧光染料的研究。
另一方面，荧光光谱分析可以用于研究和应用光敏材料、发光材料和荧光分析法。
在无机材料中，荧光光谱分析可以用于研究和应用无机荧光材料。
例如，通过调节配位体和稀土离子的组合，可以实现发光材料的发光颜色和荧光效率的调控。
在有机材料中，荧光光谱分析可以用于研究和应用有机发光材料。
例如，通过调节有机分子的结构和共轭体系的设计，可以实现有机材料的发光配色和发光效率的提高。
总结起来，荧光光谱分析是一种用于研究光致发光材料的重要方法。
荧光光谱分析通过测量材料的荧光光谱特征，可以研究材料的结构、性质和与外部环境的相互作用。
荧光光谱分析具有广泛的应用前景，可用于荧光标记和探针研究、无机荧光材料和有机发光材料的研究。
光致发光量子产率测试
光致发光量子产率测试光致发光量子产率测试是一种评估发光材料性能的重要方法，它可以帮助我们了解材料的发光效率和发光特性。
本文将介绍光致发光量子产率测试的原理、方法以及相关应用。
一、光致发光量子产率的概念光致发光量子产率是指在光激发下，发光材料中每个激发态产生的发光光子数与总的激发态数之比。
通常用η表示，其取值范围为0到1之间。
光致发光量子产率越高，代表发光材料的发光效率越高。
光致发光量子产率测试的基本原理是通过比较样品和参考标准的发光强度，计算出样品的发光量子产率。
测试过程中，首先需要利用激光或其他光源将样品激发到激发态，然后测量样品的发光强度。
同时，需要选择一个已知发光量子产率的参考标准作为比较对象。
通过比较样品和参考标准的发光强度，计算出样品的发光量子产率。
三、光致发光量子产率测试的方法光致发光量子产率测试可以采用多种方法，常用的有比较法和积分法。
1. 比较法比较法是最常用的光致发光量子产率测试方法之一。
该方法需要准备一个发光量子产率已知的标准样品作为参考，通过将待测样品和标准样品依次激发并测量其发光强度，然后计算样品的发光量子产率。
该方法的优点是简单易行，但需要准备发光量子产率已知的标准样品，且测试结果受标准样品的影响。
2. 积分法积分法是另一种常用的光致发光量子产率测试方法。
该方法通过测量样品在一定时间内的发光总能量和激发能量，计算出样品的发光量子产率。
该方法的优点是不需要准备标准样品，测试结果相对较准确。
但是，积分法的测试过程较为复杂，需要对光源、样品和探测器进行精确控制和校准。
四、光致发光量子产率测试的应用光致发光量子产率测试在材料科学、化学以及光电子学等领域有着广泛的应用。
1. 发光材料研究光致发光量子产率测试可以帮助研究者评估不同发光材料的发光效率，并选择最佳的发光材料。
通过测试不同样品的发光量子产率，可以了解材料的发光特性和机理，为发光材料的设计和合成提供指导。
2. 光电器件制备光致发光量子产率测试在光电器件的制备和研发中也具有重要意义。
第三代半导体的光致发光光谱测量
第三代半导体的光致发光光谱测量在当今科技迅猛发展的世界中，半导体技术一直处于飞速的进步和突破之中。
尤其是第三代半导体，作为半导体领域的新生力量，其在光电子学、光通信、能源领域等方面展现出了巨大的应用前景。
其中，光致发光光谱测量作为第三代半导体研究和应用中的重要手段之一，对于研究半导体材料的发光特性、电子结构等方面起着重要作用。
本文将就第三代半导体的光致发光光谱测量进行探究和分析，以期为读者提供全面、深入的了解和认识。
一、光致发光光谱测量的基本原理1. 光致发光光谱测量是通过外加光激发样品，使其处于激子态或电子激发态，然后测量样品在激发态返回基态时所发射出的光子能量和强度，从而获得样品的光致发光光谱信息。
2. 光致发光光谱测量主要包括时间分辨光致发光谱和能量分辨光致发光谱两种类型，通过这两种测量手段可以获得不同的半导体材料的发光特性和结构信息。
3. 光致发光光谱测量常用的激光器包括脉冲激光器和连续激光器，这些激光器的选择和调节对于光致发光光谱测量的准确性和可靠性具有重要影响。
二、第三代半导体在光致发光光谱测量中的应用1. 第三代半导体材料如氮化镓、碳化硅等具有直接能隙结构，因此在光致发光光谱测量中表现出良好的发光性能和宽广的光谱范围。
2. 通过光致发光光谱测量可以研究第三代半导体材料的能带结构、电子态密度、载流子寿命等重要参数，为其在光电子学和光学器件中的应用提供重要参考。
3. 第三代半导体材料的光致发光光谱测量也为其在发光器件、光伏器件、激光器件等方面的研究和开发提供了有力的手段和支撑。
三、个人观点与总结光致发光光谱测量作为研究半导体材料发光特性和电子结构的重要手段，在第三代半导体领域具有重要的应用和意义。
通过光致发光光谱测量可以深入了解半导体材料的发光机制、载流子动力学、材料缺陷等重要信息，为新型半导体材料的研究、开发和应用提供了重要的支撑。
随着第三代半导体领域的不断进步和发展，光致发光光谱测量将在更多的领域发挥出重要作用，为半导体技术的发展做出更大的贡献。
光致发光组分测量
光致发光组分测量
光致发光是指在吸收光能后，物质发射出的荧光或磷光。
测量光致发光组分的主要方法有如下几种：
1. 光谱测量：利用分光光度计或荧光光谱仪测量样品在不同波长下的发光强度。
通过比较样品在不同波长下的发光谱线，可以确定其光致发光组分的类型和含量。
2. 单光子计数：通过单光子计数仪测量样品发出的光子数量，从而确定光致发光组分的浓度。
这种方法适用于低浓度样品或有单分子发光的系统研究。
3. 时间分辨荧光光谱：利用荧光寿命测量技术，测量样品发光的寿命和荧光强度。
通过时间分辨荧光光谱仪的测量，可以进一步了解光致发光组分的动力学过程和化学性质。
4. 图像分析：利用荧光显微镜或荧光成像仪，观察和记录样品的光致发光图像。
通过图像分析，可以获得样品中不同位置的光致发光组分的分布和形态信息。
综上所述，光致发光组分的测量可以通过光谱测量、单光子计数、时间分辨荧光光谱和图像分析等方法来实现。
不同的方法可以提供不同方面的信息，根据需要选择适当的测量方法。
第三代半导体的光致发光光谱测量
第三代半导体的光致发光光谱测量光致发光光谱测量（Photoluminescence Spectroscopy，简称PL），是一种常用的实验手段，用于研究材料的光电性能。
随着纳米技术和半导体材料的发展，第三代半导体材料作为一种新兴材料备受关注。
本文将介绍第三代半导体材料的光致发光光谱测量方法及应用。
一、第三代半导体材料的概述第三代半导体材料是指那些相较于传统半导体具有更好性能的新型材料。
常见的第三代半导体材料包括有机半导体材料、有机无机杂化材料以及低维半导体材料等。
这些材料具有较高的载流子迁移率、较高的光电转换效率和更宽的光学吸收范围等特点，被广泛应用于光电器件、光催化等领域。
二、PL测量方法的原理光致发光光谱测量是通过照射样品后，通过测量材料在可见光范围内的发光强度和能量分布来研究材料的光学性质。
具体操作中，首先需要将样品暴露于激光或LED光源的照射下，激发样品中的载流子，随后通过荧光探测器收集样品的发光信号。
最后，利用光谱仪分析并记录样品的发光强度和发光能量分布。
通过对光谱特征的研究，可以详细了解材料的光致发光机制和能带结构。
三、PL测量的实验步骤PL测量的实验步骤通常包括样品的制备、光源和荧光探测器的选择、实验条件的调节以及数据的采集和分析等几个方面。
1. 样品的制备样品的制备是PL测量的基础。
通常要求样品具有一定的光学质量和纯度，以保证测量结果的准确性。
制备过程主要包括样品的切割、抛光和清洗等步骤，确保样品表面光洁度和无杂质。
2. 光源和荧光探测器的选择在PL测量中，合适的光源和荧光探测器的选择对于实验结果的准确性至关重要。
光源可以选择激光或LED，其波长和功率应根据样品的特性和实验需求进行调节。
荧光探测器应具有高增益、低噪声和高灵敏度等特点，以保证测量信号的清晰和稳定。
3. 实验条件的调节PL测量时，实验条件的调节对测量结果也有一定的影响。
常用的实验参数包括激发光功率、激发光波长、测量温度和样品的加工状态等。
pl光致发光光谱测试条件
pl光致发光光谱测试条件PL光致发光光谱测试是一种非常重要的表征材料光学性质的方法。
在此测试中，通过将样品暴露在特定波长的激发光下，可以使样品发生光致发光现象，并通过光谱仪器测量样品的发光强度和波长分布情况。
这种测试方法常用于研究材料的能带结构、载流子性质、电子-光子相互作用等。
PL光致发光光谱测试的条件包括激发光源、样品制备和测量环境等方面。
下面将对这些测试条件进行详细的介绍。
首先是激发光源。
在PL光谱测量中，激发光源是非常关键的。
常见的激发光源包括氙灯、激光器、LED等。
不同的激发光源有各自的特点和适用范围。
氙灯是一种广谱光源，可以提供连续的波长范围，适用于大部分情况下的PL光谱测量。
激光器是一种具有较高光强和单一波长的光源，可以提供高分辨率的PL光谱。
LED是一种便携式、低成本的光源，适用于一些小型PL光谱仪器。
其次是样品制备。
在进行PL光谱测量之前，需要对样品进行特定的制备工艺。
一般情况下，样品需要制备成薄膜或粉末的形式，以便光线能够穿过样品。
对于某些无法制备成薄膜或粉末的样品，也可以采用特殊的样品夹具或装置来进行测试。
此外，在制备样品时，还需要注意去除可能存在的杂质或污染物，以保证测试结果的准确性。
再次是测量环境。
PL光谱测量需要在一个相对稳定和干净的环境中进行。
首先，周围的光线应尽量减少对测试结果的影响，因此通常在黑暗的实验室条件下进行测试。
其次，温度和湿度的变化也会对测试结果造成影响，所以需要控制好实验室的温度和湿度。
此外，一些材料对氧气比较敏感，因此需要在惰性气体环境中进行测试，例如在氮气氛围下进行。
除了以上的条件外，还有一些其他的因素也需要考虑。
例如，PL 光谱仪器的特性和性能会对测试结果产生影响。
不同的光谱仪器具有不同的分辨率、灵敏度和波长范围，选择合适的仪器对测试结果的准确性和可靠性非常重要。
此外，在进行测试时，还可以通过改变激发光强度、激发光波长和测量角度等参数来探索样品的光电性质。
光致发光材料性能测量方法
光致发光材料主要特性测量
吸收光谱
反射光谱
发射光谱 激发光谱 荧光寿命 色品坐标 发光效率
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。只有被吸收的这部分 光才对发光起作用。但是也不是所有被吸收的光的 各个波长都能起激发作用。研究哪些波长被吸收， 吸收多少，显然是重要的。 吸收系数kλ随波长（或频率）的变化，叫吸收光谱。 发光材料的吸收光谱，首先决定于基质，而激活剂 和其他杂质也起一定的作用，它们可以产生吸收带 或吸收线。 多数实用得发光材料都是粉末状，是由微小的晶粒 组成的。这对精确测量吸收光谱造成很大的困难。
光致发光材料性能测量方法
所谓位形坐标图，就是用纵坐标表示晶 体中发光中心的势能，其中包括电子和离子的 势能以及相互作用在内的整个体系的能量；横 坐标则表示中心离子和周围离子的位形 （Configration），其中包括离子之间相对位 置等因素在内的一个笼统的位置概念。一般的 也可代用粒子间核间距作横坐标。图1 是发光 中心基态的位形坐标示意图。图中连续的曲线 表示势能作为发光中心离子核间距函数的定量 变化关系，它在平衡距离re处有一个极小值， 水平线ν 0、ν 1、ν 2„„表示粒子在基态具有 的不同量子振动态。
一般认为长余辉材料的发光应该经历以下几个过程
i) 基质晶格激活剂离子吸收能量，此能量可以是可见光， 也可以是同位素离子辐照的射线。 ii）被吸收的能量以别的形式被存储。 iii) 能量被传递给激活剂离子，将激活剂离子的外层电 子从基态激发至激发态。 iv) 电子从激发态跃迁至基态从而产生激活剂离子的特 征发射。
激光晶体激活和发光过程：激活过程是将活 化中心注入到激发态，称作激励。这样的活 化中心具有合理的寿命。换句话说，这些活 化中心受激后并不立即发射能量回到基态， 而是待激励遍及“全域”。因而激发态比基 态具有更多的活化中心。发光时，从一个活 化中心发出的光刺激其他活化中心，以致辐 射在整个相中进行，于是就构成了相干辐射 的强烈光束或脉冲。
光致发光外量子效率测试
光致发光外量子效率测试光致发光外量子效率测试是研究和评估发光材料在受到光激发后产生发光的效率的一种方法。
光致发光是指当发光材料受到光激发时，能够发出光线的现象。
外量子效率是指在给定的光激发条件下，发光材料所产生的光子数与激发材料所吸收的光子数之比。
光致发光外量子效率测试的目的是为了评估发光材料的发光效率，从而了解其在实际应用中的性能表现。
在研究和开发新型发光材料时，了解其发光效率是十分重要的。
通过测试外量子效率，可以评估材料的发光效率，并与其他材料进行比较，从而选择合适的发光材料。
光致发光外量子效率测试的方法主要包括两个步骤：光激发和光致发光测量。
光激发是通过外部光源对发光材料进行光照，使其处于激发态。
光致发光测量则是通过测量发光材料发出的光线强度来计算外量子效率。
在进行光激发时，需要选择适当的激发光源和激发条件。
一般常用的激发光源有激光器、LED等。
激发条件包括激发光源的功率、波长、激发时间等。
选择合适的激发条件对于得到准确的外量子效率结果非常重要。
光致发光测量可以使用光谱仪、光电二极管等光学仪器来进行。
测量时需要将发光材料放置在特定的位置，并将测量仪器对准发光材料，以获取发光材料发出的光线强度。
通过测量得到的光谱数据，可以计算出外量子效率。
在计算外量子效率时，还需要考虑到光吸收效率和光损耗。
光吸收效率是指发光材料对激发光的吸收程度，而光损耗是指在光致发光过程中由于非辐射复合等原因导致的能量损失。
通过考虑这些因素，可以更准确地计算和评估外量子效率。
除了测试外量子效率，还可以通过其他方法来评估发光材料的性能。
例如，还可以测试材料的发光光谱、发光强度随激发功率的变化关系等。
这些测试结果可以为研究人员提供更详细的关于发光材料性能的信息。
光致发光外量子效率测试是评估发光材料性能的一种重要方法。
通过测试外量子效率，可以评估发光材料的发光效率，并选择合适的发光材料。
在进行测试时，需要选择适当的激发光源和测量仪器，并考虑光吸收效率和光损耗等因素。
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光致发光材料的常见应用
荧光灯 LED 激光 夜明设施 生物荧光标记 太阳能电池
荧光灯（日光灯、节能灯）
荧光灯（fluorescent lamp）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。 荧光灯按外形结构可以分为两大类：直管型荧光灯和异型荧光灯。按 所涂荧光粉的不同又有日光色、冷色和暖色荧光灯之分。
固体激光器
激光器是受激发射光放大器。激光器发射的光就是 激光。 激光束可用于加工高熔点材料，也可用于医疗、精 密计量、测距、全息检测、农作物育种、同位素 分离、催化、信息处理、引发核聚变、大气污染 监测以及基本科学研究各方面，有力地促进了物 理、化学、生物、信息等诸多学科的发展。激光 器按其工作物质可以还分为固体激光器、气体激 光器和液体染料激光器。可见，激光工作物质对 激光器的发展起着决定性的作用。而固体激光晶 体的研究和发展是固体化学的一个重要领域。
能量传递
非辐射能量散射 hν 敏活过程 hν ’ 发光过程
敏活剂基态
激活剂基态
图3
应用之四：解释“毒物”作用
某些杂质对发光材料有“毒物”作用，激发光因材料含有 毒物而淬灭。毒物效应往往是以非辐射能传递方式起作用 的：能量或从敏活剂或激活剂传递到毒物上，而后者将能 量以振动能散射到基质晶格中，以致活性中心不能发光。 具有非辐射跃迁的离子有 Fe3+ 、Co2+、Ni2+ 等，因而在制备 磷光材料中应当杜绝这些杂质的一: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 子以热能形式散射一部分能量返到 新激发态能级C形成新的活性中心。 那么，发光过程就是电子从活化中 心C回到原来基态A或D。显然，激活 过程能量Δ EAB>Δ ECA或Δ ECD。这就 解释了斯托克位移。 图2 发光中心基态和激发态的势能图
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。 固体吸收外界能量后很多情形是转变为热，并非在任何情况 下都能发光，只有当固体中存在发光中心时才能有效地 发光。发光中心通常是由杂质离子或晶格缺陷构成。发 光中心吸收外界能量后从基态激发到激发态，当从激发 态回到基态时就以发光形式释放出能量。
LED
白光LED的制作方案
红、绿、蓝三色LED
实现白光LED生产成本最高，由于三种颜色 的LED 量子效率不同，而且随着温度和驱 动电流的变化不一致，随时间的衰减速度也 各不相同，红、绿、蓝LED 的衰减速率依 次上升。因此，为了保持颜色的稳定，需要 对三种颜色分别加反馈电路进行补偿，导致 电路复杂，而且会造成效率损失。
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
另外，在吸收了光以后，离子晶格有一定 弛豫，故平衡位置re只有统计平均的意义， 实际上是一个极小的区间，因此吸收光谱 PE 就包括许多频率（或波长）而形成宽带。 这就是固体中离子光谱呈带状的原因。 在上述热淬灭现象的那种情况中，激发离 子通过把振动能传递给环境——基质晶格， 而失掉了其剩余的能量，返回到较低的能 级上。这种跃迁过程不发射电磁波，即光， 因而称为非辐 射 跃 迁 （ n o n r e d i a t i v e transition）. 类似这种非辐射跃迁，在敏活磷光体的机 制中还包括一类非辐射能量传递 （nonrediative energy transition）。 图3说明这种情况。
光致发光材料性能测量方法
所谓位形坐标图，就是用纵坐标表示晶 体中发光中心的势能，其中包括电子和离子的 势能以及相互作用在内的整个体系的能量；横 坐标则表示中心离子和周围离子的位形 （Configration），其中包括离子之间相对位 置等因素在内的一个笼统的位置概念。一般的 也可代用粒子间核间距作横坐标。图1 是发光 中心基态的位形坐标示意图。图中连续的曲线 表示势能作为发光中心离子核间距函数的定量 变化关系，它在平衡距离re处有一个极小值， 水平线ν 0、ν 1、ν 2……表示粒子在基态具有 的不同量子振动态。
光致发光原理：位形坐标模
晶体中的离子其吸收光谱与发射光谱与自由离子不同。自由 离子的吸收光谱与发射光谱的能量相同，并且都是窄带谱或锐线 谱（0.01cm-1）。而晶体中离子的发射光谱的能量均低于吸收光谱 的能量，并且是宽带谱。这是由于晶格振动对离子的影响所致。 与发光中心相联系的电子跃迁可以和基质晶体中的原子（离子） 交换能量，发光中心离子与周围晶格离子之间的相对位置、振动 频率以及中心离子的能级受到晶体势场影响等。因此，应当把激 活剂离子及其周围晶格离子看作一个整体来考虑。相对来说，由 于原子质量比电子大得多，运动也慢得多，故在电子跃迁中，可 以认为晶体中原子间的相对位置和运动速率是恒定不变的。这样， 就可以采用一种所谓的位形坐标来讨论发光中心的吸收和发射过 程。
应用之二:解释发光“热淬灭”效应
任何发光材料，当温度升高到一定温度时，发光 强度会显著降低。这就是所谓的发光“热淬灭” 效应（Thermal quenching effect）。利用图2 可以解释这一现象。在图2中，基态和激发态的 势能曲线交叉于E点。在该点，激发态的离子在 能量不改变的情况下就可以回到基态（E也是基 态势能曲线上的一点），然后再通过一系列的改 变振动回到基态的低能级上去。因此，E点代表 一个“溢出点”（Spillorer Point）。如果处 于激发态的离子能获得足够的振动能而达到E点， 它就溢出了基态的振动能级。如果这样，全部能 量就都以振动能的形式释放出来，因而没有发光 产生。显然，E点的能量是临界的。一般说来， 温度升高，离子热能增大，依次进入较高振动能 级，就可能达到E点。