稀土发光材料及其发光原理.
稀土发光材料及其发光原理)
2020/3/26
4
稀土发光材料-电致发光材料
电致发光是将电能直接转换为光能的现象。目前应 用 稀 土 电 致 发 光 的 主 要 为 交 流 薄 膜 电 致 发 光 (ACTFEL) 与粉末直流电致发光(DCEL)。ACTFEL发光材料主要有 三价稀土氟化物掺杂的ZnS和ZnSe，比如说红色发光材 料 是 ZnS:NdF3 、 ZnS:SmF3 和 ZnS:EuF3 ， 绿色 发 光材料 ZnS:TbF3、ZnS:ErF3和ZnS:HoF3，蓝色为ZnS:TmF3等； 碱 土 金 属 方 面 主 要 是 稀 土 离 子 激 活 的 CaS 和 SrS 材 料 。 DCEL主要是稀土氯化物激活的CaS和SrS材料。
上世纪70年代，稀土X射线发光材料大量应用的有 以下几类： (1)铽激活的稀土硫氧化物 RE2O2S2:Tb(RE:Gd,La,Y)。 (2)稀土激活的卤氧化镧 LaOX:R3+(R:Tb,Tm,Ce;X:Cl,Br)。 (3)二价铕激活的氟卤化钡 BaFX:Eu2+(X:Cl,Br)。 (4)稀土钽酸盐 RETaO4:M(RE:La,Gd,Y;M:Tm,Nb)。
光 的 Y2O3:Eu3+ ， 发 蓝 光 的 BaMg2Al16O27:Eu2+ 及 绿 光 的 Ce0.67Tb0.33Al11O19荧光体。由于人眼对绿光的敏感性最 强且荧光灯中绿色成分占重要地位，需要选择一种高效
的绿色发光材料。Tb3+是绿光的主要发光材料，因此通 过Tb与不同化合物的结合，晶体结构与晶体场的作用使 Tb3+更容易吸收能量进行发射。Ce3+作为敏化剂，将能 量高效的吸收传递给Tb3+。目前使用的绿色荧光体主要 有 CeMgAl11O19:Tb(CAT) ， LaPO4:Ce,Tb 及 其 变 体 ， Y2SiO5:Ce,Tb(正硅酸氧钇)以及REMg5BO10(稀土五硼酸 盐)等。
稀土材料发光
稀土材料发光稀土材料是一类特殊的材料，由于其特殊的电子结构和能级分布，使得它们在激发能量的作用下能够发出特殊的光谱。
这种发光现象被广泛应用于荧光材料、荧光显示器、LED照明、激光器等领域。
本文将介绍稀土材料发光的原理、应用和未来发展趋势。
稀土材料发光的原理主要是由于稀土元素的内层电子结构和外层价电子结构的特殊性质。
稀土元素的内层电子结构具有复杂的能级分布，而外层价电子结构又具有较宽的能带。
当外界能量作用于稀土材料时，稀土元素的内层电子能级发生跃迁，产生特定的光谱。
不同的稀土元素由于其内层电子结构的不同而发出不同波长的光谱，因此可以实现多彩的发光效果。
稀土材料发光在各个领域都有广泛的应用。
在荧光材料中，稀土材料可以被用于制备各种类型的荧光粉，用于荧光标记、生物成像、荧光探针等方面。
在荧光显示器和LED照明中，稀土材料可以被用于制备发光二极管，实现高效节能的照明效果。
在激光器中，稀土材料可以被用于制备激光介质，实现高功率、高效率的激光输出。
未来，随着科学技术的不断发展，稀土材料发光技术也将得到更广泛的应用和深入的研究。
一方面，人们将继续探索新的稀土材料，寻找更适合特定应用场景的发光材料。
另一方面，人们将不断改进稀土材料的制备工艺和性能，提高其发光效率和稳定性。
同时，人们还将探索新的应用领域，将稀土材料发光技术应用于更多的领域，如生物医学、信息显示、激光通信等。
总的来说，稀土材料发光技术具有广阔的应用前景和发展空间。
通过不断的研究和创新，稀土材料发光技术将为人类社会带来更多的科技成果和生活便利。
希望本文能够为读者对稀土材料发光技术有更深入的了解，也希望稀土材料发光技术能够为人类社会的发展做出更大的贡献。
稀土发光材料
稀土发光材料简介及应用前景摘要：稀土发光材料是信息显示、照明、光源、光电器件不可缺少的原料。
目前我国传统显像管CRT，节能灯用稀土荧光粉的产量居全球首位。
我国拥有巨大的照明工业和照明市场，LED技术的快速进步和新的运用，不仅代表照明革命性的变化，而且代表原材料装备信息、汽车等相关行业的发展，改善了人民生活环境与质量。
本文主要论述了稀土发光材料的兴起发展、发光原理、优异性能、制备工艺、产品应用以及发展动向、发展趋势。
关键字：稀土；发光；发光材料；纳米；制备方法一、稀土发光材料的兴起与发展发光现象是指物体内部以某种方式吸收能量后转化为光辐射的过程，或者物质在各种类型激发作用下能发光的现象，其可以分为如白炽灯、火焰等的物质受热产生热辐射而发光，“夜明珠”、LED等的受外界激发吸收能力而跃迁至激发态再返回基态时，以光形式释放能量发光以及固体化合物受到光子、带电粒子、电场或电离辐射点激发，发生的能量吸收、存储、传递和转换而进行的固体发光[2]。
发光材料发光属于第二种发光方式，辐射的光能取决于电子跃迁前后电子所在能级的能量差，两个能级之间的能量差越大，发射的波长越短，稀土离子具有4f能级，吸收能量的能力强，转换效率高而且具有发射可见光能力强而且稳定等优点，受到人们的青睐。
上世纪六十年代是稀土离子发光及其发光材料基础研究和应用发展的划时代转折点。
国外学者进行二价稀土离子的4f-4f能级跃迁、4f-5d能态及电荷转移态的基础研究，发现上转换现象，完成二价稀土离子位于5000cm-1以下的4f电子组态能级的能量位置基础工作，所有二价稀土离子的发光和激光均起源十这些能级，这些能级间的跃迁产生从紫外至近红外荧光光谱。
稀土离子的光学光谱学、晶体场理论及能量传递机理等研究口益深入和完善，新的现象和新概念不断被揭示和提出，新材料不断被研制。
1964年，在国际上由十稀土分离技术的突破，导致高效YVO4:Eu和Y203:Eu红色荧光粉的发明，紧接着，1968年又发明另一种高效的Y2O2S:Eu3+红色荧光粉。
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料是一种能够在受到激发后发出可见光的材料，其发光原理是通过
稀土元素的能级跃迁来实现的。
稀土元素是指原子序数为57至71的元素，它们在周期表中位于镧系元素的最后一行，因此也被称为镧系元素。
稀土元素具有特殊的电子结构和能级分布，使得它们在激发后能够发出特定波长的可见光。
稀土发光材料的发光原理主要包括激发过程和发光过程两个方面。
首先，当稀
土发光材料受到外部能量的激发时，其内部的稀土元素会吸收能量并将电子激发到高能级。
这个激发过程可以通过光、电、热等方式来实现，其中最常见的是通过光激发。
当稀土元素的电子处于高能级时，它们会在短时间内重新排列，电子跃迁到低能级，释放出光子能量。
这些光子能量就是可见光，其波长和颜色取决于稀土元素的种类和能级结构。
稀土元素的能级结构是决定其发光性质的关键因素。
由于稀土元素的电子结构
复杂，其能级分布也非常丰富，因此可以发出多种不同波长的可见光。
这使得稀土发光材料在荧光显示、LED照明、激光器件等领域具有广泛的应用前景。
同时，
通过调控稀土元素的能级结构和掺杂浓度，可以实现对发光材料发光性能的调控和优化，从而满足不同应用场景的需求。
总的来说，稀土发光材料的发光原理是通过稀土元素的能级跃迁来实现的，激
发过程和发光过程是其发光机制的核心。
稀土元素的特殊电子结构和能级分布决定了其发光性质的多样性和可调控性，为其在光电器件领域的应用提供了广阔的空间。
随着科学技术的不断发展，相信稀土发光材料将会在更多领域展现出其独特的魅力和价值。
稀土材料高效光致发光技术研究
稀土材料高效光致发光技术研究稀土材料是指含有稀土元素的材料，是一种重要的功能材料。
其中，稀土离子的发光性质尤为引人注目，一些稀土离子可以较高效率地将电能转化为光能，这种光致发光技术已经广泛应用于发光材料、激光材料、光传感器等领域。
稀土材料的光致发光技术对于新型材料的研究和发展，以及提高各种器件的性能，具有重要的意义。
1. 稀土材料发光原理稀土元素电子最外层的电子结构是f电子不完全填充的稀土离子，在材料中具有良好的光致发光性能。
稀土离子有着由于f电子的电子配置所带来的强烈的电偶极矩和磁偶极矩，这些所谓的“内在性质”使稀土离子在与光子或其他离子相互作用的过程中表现出独特的发光性质。
这种发光过程主要分为两种类型：吸收光激发发光和室温发光。
2. 发光效率的提高稀土材料的光致发光效率受到多种因素的影响，其中最主要是其结构和氧化还原态之间的转换。
一些稀土离子在固态中的发光效率较低，其主要原因是其氧化还原态之间的转换较困难，造成了离子之间的复合，同时也限制了其表面活性，从而影响其发光效率。
因此，研究氧化还原态之间的转换规律对于提高稀土材料的发光效率至关重要。
3. 稀土材料在LED领域的应用LED是一种高效、高亮度的半导体发光体，其广泛应用于照明、显示、通讯等领域。
然而，一些常规的半导体材料不具备足够的亮度和长寿命，因此需要借助功能材料来增强其发光性能。
利用稀土材料作为发光材料，不仅可以增强LED的发光性能，还可以降低其成本和环境污染。
4. 新型稀土材料的研究近年来，随着人们对新型功能材料的需求不断增加，新型稀土材料的研究也逐渐成为了研究热点。
例如，探索稀土材料的储氢性能、电导性能、磁特性等等，都将为材料科学的发展做出重要贡献。
同时，针对稀土材料自身缺陷和应用需求，制备出新型稀土材料，将有利于其广泛应用于更多领域。
总之，稀土材料的高效光致发光技术对于实现新型材料的研究和发展，提高各种器件的性能，以及推动人类社会的进步和发展，具有极为重要的意义。
稀土发光
LOGO
3、液相法 沉淀法；均相沉淀法；共沉淀法；化合物沉淀 法；熔盐法；水热氧化法；水热沉淀法；水热晶化法； 水热合成法；水热脱水法；水热阳极氧化法；胶溶法； 相转变法；气溶胶法；喷雾热解法；包裹沉淀法；溶 胶-凝胶法；微乳液法；微波合成法等。
Your site here
LOGO
主要应用
1、光源：日光灯 Ca5(PO4)3(Cl,F):[Sb3+,Mn2+]; BaMg2Al16O27:Eu2+; MgAl11O16:[Ce3+, Tb3+]; Y2O3:Eu3+ 高压汞灯 Y(PV)O4:Eu; YVO4:Eu,Tb 黑光灯 YPO4:Ce,Th; MgSrBF3:Eu 固体光源 GaP;GaAs;GaN;InGaN;YAG:Ce
Your site here
LOGO
2．稀土荧光粉用其它类型灯 （1）汞灯 稀土荧光粉用于高压汞灯中已有多 年。这种灯的原理是利用氩气和汞蒸汽中的放电作用， 它的光强度高于荧光灯。所用铕激活的钡酸钇荧光粉 起改善光色作用。高压汞灯的主要应用是街道和工厂 照明，这种场合需要强的白光。但是，近年来钠放电 灯和金属卤化物HQT灯已代替了高压汞灯，它的市 场已衰落。钠放电灯和金属卤化物HQT灯比汞灯的 颜色再现性好，发天然白光。美国通用电报电话公司 麻省实验室的研究人员已经研究出一种改良型低色温 用的汞灯。将铈激活的钡酸钇荧光粉混入，制成 400W的暖色汞灯，照明度25500流明，色温 3350K，比普通汞灯的稳定性好 节能高
测仪111 刘媛
LOGO
稀土发光材料
自古以来，人类就喜欢 光明而害怕黑暗，梦想能随意 地控制光，现在我们已开发出 很多实用的发光材料。在这些 发光材料中，稀土元素起的作 用很大，稀土的作用远远超过 其它元素
稀土发光材料
稀土发光材料稀土发光材料是一类具有特殊发光性能的材料，其发光机理主要是由于材料中的稀土离子在受激激发后发生跃迁而产生的。
稀土元素是指化学元素周期表中镧系元素和锕系元素，它们具有特殊的电子结构和能级分布，因此在材料中具有独特的光学性能，被广泛应用于发光材料领域。
稀土发光材料具有多种发光方式，包括荧光、磷光、发光等。
其中，荧光是指材料在受到紫外光等激发光源的照射后，产生可见光的现象。
而磷光是指材料在受到激发后，经过一段时间后才发出光线。
发光则是指材料在受到激发后能立即发出光线。
这些不同的发光方式使稀土发光材料在不同领域有着广泛的应用。
稀土发光材料在照明领域有着重要的应用。
由于其高效的发光性能和长寿命，稀土发光材料被广泛应用于LED照明、荧光灯、荧光屏等领域。
其中，LED照明是目前最为常见的应用之一，稀土发光材料在LED中起着至关重要的作用，能够提高LED的发光效率和色彩表现。
除了照明领域，稀土发光材料还在显示领域有着重要的应用。
例如，在液晶显示器中，稀土发光材料被用作背光源，能够提供均匀的背光效果，并且具有较高的亮度和色彩饱和度。
此外，稀土发光材料还被应用于激光显示、荧光屏等领域，为显示技术的发展提供了重要支持。
在生物医学领域，稀土发光材料也有着重要的应用。
由于其发光性能稳定、光谱范围宽，稀土发光材料被应用于生物标记、生物成像等领域。
利用稀土发光材料标记生物分子，能够实现对生物体内部结构和功能的高灵敏检测，为生物医学研究提供了重要的工具。
总的来说，稀土发光材料具有独特的发光性能和广泛的应用前景，其在照明、显示、生物医学等领域有着重要的作用。
随着科技的不断进步，稀土发光材料的研究和应用将会得到进一步的推动，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
稀土材料发光
稀土材料发光
稀土材料是一类特殊的材料，它们具有独特的物理和化学性质，其中一种显著
的特点就是发光。
稀土材料发光的现象一直以来都备受科学家们的关注，因为这种发光现象不仅在实际应用中具有重要意义，而且也对我们理解物质的性质和行为有着深远的影响。
稀土材料发光的原理主要是由于稀土元素的内层电子结构的特殊性。
稀土元素
的4f电子层处于较低的能级，因此在激发条件下，这些电子会跃迁到更高的能级，而在返回基态时就会释放出能量，产生发光现象。
这种发光现象可以用于制备各种发光材料，如荧光粉、发光二极管等，广泛应用于照明、显示、荧光标记等领域。
稀土材料发光的应用领域非常广泛，其中最为人熟知的就是在LED照明领域
的应用。
由于稀土材料发光具有高效、稳定、长寿命等优点，因此在LED照明中
得到了广泛的应用。
同时，稀土材料发光还被应用于显示屏、荧光标记、生物医学成像等领域，为这些领域的发展提供了重要的支持。
除了在实际应用中的重要性外，稀土材料发光还对我们理解物质的性质和行为
有着深远的影响。
通过研究稀土材料发光的机理，我们可以深入了解物质的能级结构、电子跃迁规律等，为我们认识和探索物质世界提供了重要的线索。
总的来说，稀土材料发光是一种重要的物质现象，它不仅在实际应用中具有重
要意义，而且对我们认识物质的性质和行为有着深远的影响。
随着科学技术的不断发展，相信稀土材料发光的研究和应用将会有更加广阔的发展前景。
稀土发光材料的发光机理及其应用(1)
稀土发光材料的发光机理及其应用学好：09021126 姓名：彭振华摘要：稀土是我国的重要战略资源，对稀土元素的基本物理和化学性质的了解，是深入研究稀土元素的结构与性能，开发稀土生产新的工艺流程、稀土元素新应用、稀土新材料，充分利用稀土资源的基础。
稀土发光材料在一些方面已得到普遍应用并在新能源和生物医学等方面具有重要的应用前景。
目前稀土材料已广泛用于照明、显示、信息、显像、医学放射学图像和辐射场的探测等领域，并形成很大的工业生产和消费市场规模；同时也正在向着其他新型技术领域扩展，成为人类生活中不可缺少的重要组成部分。
1、稀土发光材料的发光原理物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光；另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中，以光的形式放出能量。
以稀土化合物为基质和以稀土元素为激活剂的发光材料多属于后一类，即稀土荧光粉。
稀土元素原子具有丰富的电子能级，稀土化合物的发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。
2、稀土发光材料的重要应用2.1光致发光材料灯用发光材料自70年代末实用化以来，促使稀土节能荧光灯、金属卤化物灯向大功率、小型化、低光衰、高光效、高显色、无污染、无频闪、实用化、智能化等方面发展。
这些发光灯主要被用于照明、复印机光源、光化学光源等由发射红、绿、蓝3种含稀土的荧光粉(即三基色荧光粉)按一定比例混合制成的节能灯。
由于其光效高于白炽灯数倍，光色也好，被长期用于办公室、百货商店和工厂中的照明中。
稀土发光材料的质量提高和应用技术的发展，推动了新一代节能光源的科研、生产及应用，并带动了许多相关行业的发展。
典型的荧光灯是在玻璃管内壁涂荧光粉，当灯通电时，封装在灯两端的电极间放电发出紫外光，荧光粉吸收紫外光受到激发，然后通过各种非辐射弛豫过程和能量传递过程，使稀土离子处于可发出可见光的能态上，从而进一步发出各种颜色的可见光。
①汞灯稀土荧光粉用于高压汞灯中已有多年。
浅述稀土发光材料
浅述稀土发光材料浅述稀土发光材料日新月异的现代技术的发展需要很多新型材料的支持。
自从第三次科技浪潮席卷全球以来，新型材料同信息、能源一起，被称为现代科技的三大支柱。
新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。
材料科学现已发展成为一门跨学科的综合性学科。
根据我国当前及未来发展的实际情况，新材料领域值得注意的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、无机发光材料、有机／高分子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及复合材料。
1. 稀土发光材料简介1.1 稀土发光材料的电子组态特征稀土离子的发光特性来源于其电子构型的特殊性。
发射与激发主要源于4f能级间或5d-4f能级间的电子跃迁。
研究稀土发光材料，实际是研究4f轨道上与f电子的物理性质相关的材料。
稀土原子和离子的电子组态具有下列特征：(1) 中性La系原子中，没有4f电子的La (4f0), 4f电子半充满的Gd (4f7)和4f电子全充满的Lu (4f14)都有一个5d电子，即m＝1；此外，Ce原子也有一个5d电子，其他La系原子的 m 都为零。
(2) 对于一个具体的稀土元素，相对于6s和5d电子，4f 电子的能量要低一些，因此6s和5d最容易电离，如果没有5d电子，4f电子也容易电离一个，所以很容易形成三价稀土离子Re3+ (4fn).部分稀土元素除了稳定的+3价之外，也存在异常的+2和+4价态。
La3+ (4f0), Gd3+ (4f7)和Lu3+ (4f14)已处于稳定结构，获得+2和+4价态是相当困难的；Ce3+ (4f1)和Tb3+(4f8)失去一个电子即达稳定结构，因而出现+4价态；Eu3+ (4f6)和Yb3+ (4f13)接受一个电子即达稳定结构，因而易出现+2 价态。
(3) 三价La系离子的4f电子在空间上受到外层的5s25p6壳层所屏蔽，故受外界的电场，磁场和配位场等外场的影响较小，使它们的显著不同于过渡元素的离子在三价稀土离子中，没有4f电子的La3+ (4f0)及 4f 电子全充满的Lu3+(4f14)都具有充满的壳层，因此它们都是无色的离子，具有光学惰性，很适合作为发光和激光材料的基质。
第七章 稀土发光材料
第三节 稀土发光材料
稀土发光材料的种类繁多，现将实际应用较多的几类稀土发光材料介绍如下： 一、稀土电视荧光粉 1．彩色电视显像管用荧光粉 彩电显像管的荧光屏是由红、绿、兰三基色荧光粉有规则地涂敷而成。当三束电子 束有选择地照射其上时，这些荧光粉就会发出不同亮度的三色光并搭配成所需的天 然色彩。在这三种荧光粉中，作为兰色、绿色的荧光粉早已成熟，唯独红粉长期未 得到解决。自1964—1966年美国莱文和佩利拉研制出一种铕激活的钒酸钇— YVO4∶Eu3+代替非稀土红色荧光粉（ZnS· CdS∶Ag）后，可使亮度提高40%。从 而使彩电红色有了大突破。 稀土红色荧光粉与非稀土硫化物红粉相比，最大特点是：它的发射光谱不是带状谱， 而是线状谱，最强的谱线集中于592—626nm附近。接近人眼视觉灵敏范围，所以 它的流明效率高，而且色度也较纯正。稀土红粉的另一特点是它对电流的饱和极限 比较大，可使色彩不失真。 在各类稀土彩电红色荧光粉中，铕激活的硫氧化钇（Y2O2S∶Eu3+）综合性能最 好，所以应用最多，其制备方法是：
下面再用势能曲线对这一过 程作进一步说明： 下图为激活离子与最近离子 之间的距离和发光离子势能 关系的模型，a）图表示发光 离子一旦被激发，该离子就 从基态跃迁到激发态，但这 时的核间距离没有变化。实 际上，离子由于热振动，核 间距时刻都在变化。但是离 子从基态跃迁到激发态的速 度远比离子的振动速度快， 故可认为核间距不变。 离子受激发，从A态到B态， 再给予基质以晶格振动能等 能量，同时到达C，在C态发 出光后落回到基态D。离子进 一步失去热，晶格振动能后， 回到原始状态A。
2．发光材料的主要类型 根据激发方法的不同，可将发光材料分成如下几类： （1）光致发光材料 用紫外光，可见光或红外光激发发光材料而产生的发光现象叫光致发光。光致发光 材料可分为荧光灯用发光材料，仪表盘显示用的长余辉发光材料和光探测器用的上 转换发光材料。 （2）电致发光材料 在直流或交流电场作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象叫电致发光。 它可将电能直接转换为光能。与稀土发光材料密切相关的是薄膜交流电致发光 （ACTFEL）及粉未直流电致发光（DCEL）。 （3）阴极射线致发光材料 这是一类在阴极射线（即电子束）激发下能发光的材料。从能量上讲，电子束激发 时电子能量通常在几千~几万电子伏特；而紫外线光学能量仅5~6eV甚至更低。因 此光致发光材料在电子束激发下也都能发光。这类材料主要用于彩电显像管荧光屏。 （4）X射线发光材料 由X射线来激发而使材料发光的现象称为X射线发光。X射线发光材料主要分为直接 观察屏发光材料，X射线增感屏发光材料和X射线断层扫描荧光粉。 （5）放射线发光材料 由放射性物质蜕变时放出的粒子，粒子和射线激发而发光的物质称为放射线发 光材料。它分为永久性发光材料（涂复材料）和闪烁体（放射线探测器）。
稀土发光材料及其发光原理综述
2020/2/29
2
稀土发光材料-阴极射线发光材料
目前在投影电视需要的荧光体比较少，红色荧光体
主要为前面所述的掺铕硫氧化钇，蓝色荧光体主要有
ZnS:Ag ， 绿 色 荧 光 体 种 类 较 多 ， 有 钇 铝 镓 石 榴 石 系
(Y3(Al,Ga)5O12)，如YAG:Tb，Y(Al,Ga)G:Tb等；卤氧化 镧体系(LaOX)，如LaOBr:Tb，LaOCl:Tb等；正硅酸氧钇
5D4→7F5跃迁产生的，颜色为黄绿色，与标准绿色有较 大差距。
2020/2/29
3
稀土发光材料-光致发光材料
光致发光材料早前主要用于隐蔽照明、紧急照明以
及飞机的仪表盘等，随着上世纪70年代能源危机的出现， 发光材料用于照明设备的研究逐渐成为热点，荧光灯稀
土材料迅速发展。荧光灯使用的三基色材料主要为发红
光 的 Y2O3:Eu3+ ， 发 蓝 光 的 BaMg2Al16O27:Eu2+ 及 绿 光 的 Ce0.67Tb0.33Al11O19荧光体。由于人眼对绿光的敏感性最 强且荧光灯中绿色成分占重要地位，需要选择一种高效
的绿色发光材料。Tb3+是绿光的主要发光材料，因此通 过Tb与不同化合物的结合，晶体结构与晶体场的作用使 Tb3+更容易吸收能量进行发射。Ce3+作为敏化剂，将能 量高效的吸收传递给Tb3+。目前使用的绿色荧光体主要 有 CeMgAl11O19:Tb(CAT) ， LaPO4:Ce,Tb 及 其 变 体 ， Y2SiO5:Ce,Tb(正硅酸氧钇)以及REMg5BO10(稀土五硼酸 盐)等。
右图显示了部分稀土 离子与金属硫化物电 致发光材料部分能级 跃迁发射光峰值对应 的波长
稀土发光材料及其发光原理
6
稀土发光材料-其他稀土发光材料
稀土闪烁体是闪烁探测器的核心部分，当带电粒子、 射线或者中子通过闪烁体时激发闪烁体而发光，是研究 核物理的重要部分；目前 Gd2O2S:Pr,Ce,F 陶瓷闪烁体用 于 X射线 CT医疗的氙气电离探测器中， Gd2SiO5:Ce闪烁 体用于制作正电子灵敏探测器，CeF3和LaF3:Ce闪烁体用 于现代医学图像显示核子科学中等。 稀土转换发光材料中存在发射光子能量大于吸收光 子能量的转换发光现象，该种发光材料主要根据基质分 为四类：①稀土氟化物， LaF3,YF3 等②稀土卤氧化物， YOCl3 等③稀土硫氧化物， La2O2S 等④稀土氧化物和复 合氧化物Y2O3,NaY(WO4)2等。 稀土热释发光材料主要用于探测核辐射剂量、发射 医 学 以 及 生 物 学 等 ， 目 前 比 较 成 熟 的 有 CaSO4: (Dy,Sm,Tm)，CaF2:Dy，Mg2SiO4:Tb等。
右图显示了部分稀土 离子与金属硫化物电 致发光材料部分能级 跃迁发射光峰值对应 的波长
2014-12-12
5
稀土发光材料-X射线稀土发光材料
X 射线光子流穿过物体，形成一个 X 射线潜像，通 过荧光屏或增感屏上的荧光粉转化为光学图像。 X射线 发光主要靠激发过程中产生的大量次级电子直接或间接 地激发发光中心，转变为可见光辐射。 上世纪70年代，稀土X射线发光材料大量应用的有 以下几类： (1)铽激活的稀土硫氧化物 RE2O2S2:Tb(RE:Gd,La,Y)。 (2) 稀土激活的卤氧化镧 LaOX:R3+(R:Tb,Tm,Ce;X:Cl,Br) 。 (3)二价铕激活的氟卤化钡 BaFX:Eu2+(X:Cl,Br)。 (4)稀土钽酸盐 RETaO4:M(RE:La,Gd,Y;M:Tm,Nb)。
稀土发光材料基本原理-4
长余辉材料是研究和应用最早的发光材 料，有关它的研究已有140多年的历史。
常用的传统长余辉材料主要是硫化锌和 硫化钙荧光体。最近一些年来，稀土激活的 铝酸盐和硫化物成为长余辉材料的主体， 代表了长余辉材料研究开发的发展趋势。
1.传统的硫化物长余辉材料
1866年Sidot 首先制备出了黄绿色光的 ZnS:Cu长余辉发光材料。长期以来，硫化物 系列长余辉材料的研究最多，应用也最为广 泛。
到几小时，会给人体及环境带来危害。
2.稀土激活的硫化物长余辉材料
稀土掺杂的硫化物长余辉发光材料开辟了崭新 的天地，主要是以稀土（主要是Eu2+）作为激 活剂，或添加Dy3+、Er3+等稀土离子或Cu2+等 非稀土离子作为助激活剂。 ZnS:Eu2+、CaBaS:Cu+,Eu2+、CaSrS:Eu2+、 CaSrS:Eu2+，Dy3+、CaSrS:Eu2+，Dy3+,Er3+、 MgSrS: Eu2+等。
能量后重新激发到Eu2+的激发态能级，跃迁回低能级产生
发光，表现出长余辉特性。要产生长余辉发光，陷阱能级
的深度还必须合适。在具备长余辉的能级范围内，陷阱越
深，激发所需要的能量越高，电子重新激发而产生发射的
速率越慢，则余辉时间越长。
26
➢ 三价稀土离子RE3+（Eu和Pm除外）作为辅助激活离子， 可以有效地延长碱土铝酸盐MAl2O4: Eu2+的寿命，但其本 身在基质中并不发光，即使用其特征波长进行激发，在 MAl2O4: Eu2+, RE3+的发光中也观察不到RE3+的发光。这 是由于Eu2+与RE3+之间发生有效的能量传递，RE3+能级中 的电子通过弛豫过程传递到Eu2+的能级中，导致Eu2+的发 射，因而观察不到RE3+的发光。而且，不同辅助激活离子 的加入不会引起材料荧光光谱波长的变化。但它却可以对 Eu2+的发光特性，尤其是余辉持续时间产生极其重要的 影响，在长余辉材料中起了关键作用。
稀土发光材料的合成与发光机理研究
稀土发光材料的合成与发光机理研究稀土发光材料的合成与发光机制研究稀土元素由于其独特的4f电子结构而在光电领域具有广泛的应用。
稀土发光材料不仅在照明、显示、生物医药和激光等领域发挥着重要作用，还被广泛应用于稀土离子中心的发光机理研究。
本文将讨论稀土发光材料的合成方法以及其发光机理的研究进展。
稀土发光材料的合成方法多种多样，常见的包括溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、熔盐法等。
溶胶-凝胶法是一种常用的合成方法，通过溶胶的形成和凝胶的分离纯化，最终得到稀土发光材料。
水热法利用高温高压的环境条件，溶液中的稀土离子与其他原料反应形成稀土发光材料。
共沉淀法是指将多个溶液混合，通过溶液反应产生沉淀，最终得到稀土发光材料。
熔盐法则是以熔盐为媒介，在高温下进行反应合成稀土发光材料。
这些合成方法各有特点，可以根据需要选择合适的方法来合成稀土发光材料。
稀土发光材料的发光机理涉及到稀土离子的能级结构和能量转移过程。
稀土离子的能级结构与其4f电子能级有关，通过外层电子的激发和跃迁引发发光现象。
而能量转移过程包括吸收能量、激发态、退激发态以及光子的发射。
稀土离子的能级结构和能量转移过程控制了稀土发光材料的发光性能，其研究对于理解和优化发光材料的性能至关重要。
在稀土发光材料的研究中，有两个主要的方向：发光机理研究和材料性能优化。
发光机理研究主要是通过光谱分析、荧光寿命测量等方法探索稀土离子的能级结构和能量转移过程。
这些研究有助于揭示发光材料的发光机制，为进一步的研究提供理论基础。
材料性能优化方面，通过调节合成条件、改变材料组分以及通过复合材料的设计等手段实现对稀土发光材料的性能优化。
这些工作使稀土发光材料在照明、显示和激光等领域的应用更加广泛。
除了合成方法和发光机理的研究，稀土发光材料的应用领域也是研究的重点之一。
稀土发光材料在LED照明中有广泛应用，其发光效率高、发光波长可调节，可以用于白光LED的制备。
此外，在显示技术领域，稀土发光材料可以用于增强色彩的显示，提高显示设备的色彩还原度。
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料发光原理稀土发光材料是一类具有特殊发光性能的材料，其发光原理是通过激发能量激发稀土离子，使其跃迁至激发态，再通过非辐射跃迁回到基态而发光。
稀土发光材料具有较高的发光效率和发光稳定性，因此被广泛应用于发光器件、显示器件、荧光材料等领域。
稀土元素是指周期表中镧系元素，包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铥、镱、镥等元素。
这些元素具有特殊的电子结构，其中的4f电子对其光学和电子性质具有重要影响。
稀土元素的4f电子能级结构复杂，使得其在可见光范围内具有多种发光能级，从而产生多种发光色彩。
稀土发光材料可以通过不同的激发方式获得激发能量，如电激发、光激发、热激发等。
其中，光激发是最常见的激发方式。
当稀土发光材料受到外界光源激发时，其能级结构发生变化，使得稀土离子的电子跃迁至激发态。
在跃迁过程中，激发态的电子会吸收能量，跃迁至高能级态。
当激发态的电子跃迁回到基态时，会释放出能量，产生发光现象。
稀土发光材料的发光原理可以通过能级图来解释。
在稀土离子的能级结构中，存在着多个能级，其中包括基态、激发态和辅助能级。
当稀土发光材料受到激发能量时，其能级结构发生变化，使得电子跃迁至激发态。
在激发态电子的跃迁过程中，会经历多个辅助能级，最终跃迁回到基态，并释放出能量，产生发光现象。
稀土发光材料的发光色彩取决于其能级结构和电子跃迁过程。
不同的稀土元素和不同的能级结构会产生不同的发光色彩。
例如，铒离子在激发态跃迁至基态时，会产生绿色光；钆离子在激发态跃迁至基态时，会产生红色光。
因此，通过选择不同的稀土元素和调控其能级结构，可以实现多种发光色彩的发光材料。
除了发光色彩外，稀土发光材料还具有较高的发光效率和发光稳定性。
这是由于稀土元素的特殊电子结构和能级结构，使得其在发光过程中能够有效地吸收和释放能量。
因此，稀土发光材料被广泛应用于发光器件、显示器件、荧光材料等领域。
例如，LED发光二极管中常使用铟镓氮化物作为发光层，其中掺杂有稀土离子，以实现白光发光。
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料发光原理稀土发光材料是一种能够在受到激发后发出可见光的材料，其发光原理是由于稀土离子在激发态和基态之间跃迁所致。
稀土元素是指周期表中镧系元素和锕系元素，它们具有特殊的能级结构和电子构型，因此在发光材料中具有独特的发光性能。
首先，稀土离子的能级结构对于发光材料的发光性能起着至关重要的作用。
稀土离子的能级结构呈现出复杂的分裂和交叉，这种特殊的能级结构使得稀土离子在受到外界激发后能够产生多种跃迁过程，从而实现多种发光色彩的发射。
这种多能级结构的存在为稀土发光材料提供了丰富的发光色彩选择，使其在发光领域具有广泛的应用前景。
其次，稀土离子之间的能量传递和激子形成也是稀土发光材料发光原理的重要组成部分。
在稀土发光材料中，稀土离子之间会发生能量传递和激子形成的过程，这些过程会影响稀土发光材料的发光效率和发光色彩。
通过合理设计和选择稀土离子的组合和掺杂方式，可以实现稀土发光材料的发光效率和发光色彩的优化，从而满足不同领域对于发光材料的需求。
此外，稀土发光材料的晶体结构和局域环境也对其发光性能产生着重要影响。
晶体结构的对称性和局域环境的微观结构会影响稀土离子的能级结构和跃迁概率，从而影响稀土发光材料的发光性能。
因此，通过对稀土发光材料的晶体结构和局域环境进行精密调控，可以实现对其发光性能的有效调控，从而满足不同应用领域对于发光材料的需求。
总的来说，稀土发光材料的发光原理是由稀土离子的能级结构、能量传递和激子形成、晶体结构和局域环境共同作用决定的。
通过对这些因素的深入研究和精密调控，可以实现对稀土发光材料发光性能的有效优化，从而满足不同领域对于发光材料的需求。
稀土发光材料作为一种重要的发光材料，在显示、照明、生物医学等领域具有广泛的应用前景，其发光原理的深入理解和发光性能的精密调控将为其在这些领域的应用提供重要的支撑和保障。
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料发光原理稀土发光材料是一种具有特殊发光性能的材料，其发光原理主要是由稀土元素的激发态和基态之间的跃迁所导致的。
稀土元素是指周期表中镧系元素和锕系元素，它们在材料中的激发态和基态之间的跃迁可以产生特殊的发光效果，因此被广泛应用于发光材料中。
稀土发光材料的发光原理主要包括两种机制，一种是基于激发态的辐射跃迁，另一种是基于能级的非辐射跃迁。
在这两种机制中，激发态的辐射跃迁是主要的发光原理。
在稀土发光材料中，当外界能量作用于材料时，稀土元素的电子会被激发到高能级的激发态，形成激发态的离子。
这些激发态的离子在短时间内会通过非辐射跃迁回到基态，释放出部分能量。
而在这个过程中，部分能量会以光的形式辐射出来，形成发光效果。
这就是稀土发光材料的发光原理之一，基于激发态的辐射跃迁。
而另一种发光原理是基于能级的非辐射跃迁。
在这种机制下，稀土元素的电子被激发到高能级的激发态后，会在非辐射跃迁的过程中释放出部分能量。
虽然这部分能量不以光的形式辐射出来，但是在一些特殊情况下，这部分能量会转化为光的能量而发光。
这种发光机制在一些特殊的稀土发光材料中也得到了应用。
除了这两种主要的发光原理外，稀土发光材料的发光效果还受到一些其他因素的影响，比如稀土元素的种类、晶体结构、杂质离子的影响等。
这些因素都会对稀土发光材料的发光效果产生一定的影响。
总的来说，稀土发光材料的发光原理是基于稀土元素的激发态和基态之间的跃迁所导致的。
这种特殊的发光原理使得稀土发光材料在发光效果上具有独特的优势，因此在LED、荧光材料、激光材料等领域得到了广泛的应用。
对于稀土发光材料的发光原理的深入研究，不仅有助于提高发光材料的性能，还可以拓展其在各种领域的应用，具有重要的科学研究和工程应用价值。
稀土发光材料
稀土发光材料稀土发光材料是一种非常特殊和具有重要应用价值的材料。
它们具有较高的发光效率、发光色彩丰富、发光稳定性好等特点，在照明、显示、生物标记、激光和光电器件等领域有着广泛的应用。
稀土元素是指化学周期表中第57至第71号元素，也包括锕系元素中放射性的钚、镅和锎。
这些元素在自然界中分布相对较少，因此被称为稀土元素。
它们的外层电子结构的特殊性使得稀土元素具有特殊的物理和化学性质，这也决定了稀土元素可以产生发光现象。
稀土发光材料的发光原理是基于稀土离子在材料中的特殊能级结构。
稀土离子的能级结构可以由外层电子结构的特殊性和晶体场效应来解释。
在材料中引入适量的稀土离子，可以使其处于不同能级，当激发能量施加到材料上时，稀土离子从较低能级跃迁到较高能级，再经过非辐射跃迁返回基态时释放出光能，产生发光现象。
稀土发光材料的种类很多，常见的有氧化物发光材料、碱金属卤化物发光材料和硫化物发光材料等。
每种材料由不同的稀土元素组成，可以发射出不同波长的光。
例如，镧系元素可以发射出红、橙、黄、绿、蓝、紫等色彩的光，而铒系元素则可以发射出红外光。
稀土发光材料在照明领域有着广泛的应用。
由于其较高的发光效率和发光稳定性好，稀土发光材料可以用于制造高效节能的荧光灯、LED灯和照明装饰品，有效替代传统的白炽灯和荧光灯。
稀土发光材料还可以用于显示器件，例如液晶显示器和有机发光二极管（OLED）。
此外，稀土发光材料还可以应用于生物标记。
通过在稀土发光材料上引入特定的功能分子，可以将其用于细胞和生物分子的标记和探测。
这种材料可以在低激发能量下发射出特定波长的光，用于细胞和生物分子的成像和检测。
在激光领域，稀土发光材料也起到了重要的作用。
稀土离子在材料中的激发能级结构使得其可以产生激光效应，被广泛应用于激光器件的制造。
例如，钕掺杂的氧化物和磷酸盐材料被广泛用于激光器中，发射出具有较高功率和较短波长的激光。
总之，稀土发光材料是一种非常重要的材料，具有较高的发光效率、发光色彩丰富、发光稳定性好等特点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
稀土发光材料-光致发光材料
光致发光材料早前主要用于隐蔽照明、紧急照明以 及飞机的仪表盘等，随着上世纪70年代能源危机的出现， 发光材料用于照明设备的研究逐渐成为热点，荧光灯稀 土材料迅速发展。荧光灯使用的三基色材料主要为发红 光 的 Y2O3:Eu3+ ， 发蓝 光 的 BaMg2Al16O27:Eu2+ 及 绿光 的 Ce0.67Tb0.33Al11O19 荧光体。由于人眼对绿光的敏感性最 强且荧光灯中绿色成分占重要地位，需要选择一种高效 的绿色发光材料。Tb3+是绿光的主要发光材料，因此通 过Tb与不同化合物的结合，晶体结构与晶体场的作用使 Tb3+ 更容易吸收能量进行发射。 Ce3+ 作为敏化剂，将能 量高效的吸收传递给 Tb3+。目前使用的绿色荧光体主要 有 CeMgAl11O19:Tb(CAT) ， LaPO4:Ce,Tb 及 其 变 体 ， Y2SiO5:Ce,Tb( 正硅酸氧钇 ) 以及 REMg5BO10( 稀土五硼酸 盐)等。
稀土发光材料及其发光原理
冶金与环境学院
2018/12/20
稀土发光材料
发光是物质中能量的吸收、存贮、传递和转换的 结果；根据发光方式的不同分为光致发光、阴极射线 发光电致发光、放射发光和X射线发光等。稀土离子中， Ce3+和Eu2+发光光谱是宽谱带，其它三价离子都是锐线 谱。三价稀土离子外层电子组成满壳层(5s2p6)，当内层 4f电子吸收能量后跃迁到激发态，再次跃迁至低能级时 释放能量，发射光谱。目前稀土发光材料已广泛应用 于显示显像、新光源、X射线增感器、核物理与核辐射 探测、医学放射图像摄影技术，并向其它高技术领域 拓展。
2018/12/20 4
稀土发光材料-电致发光材料
电致发光是将电能直接转换为光能的现象。目前应 用稀土电致发光的主要为交流薄膜电致发光 (ACTFEL) 与粉末直流电致发光(DCEL)。ACTFEL发光材料主要有 三价稀土氟化物掺杂的 ZnS和 ZnSe，比如说红色发光材 料是 ZnS:NdF3 、 ZnS:SmF3 和 ZnS:EuF3 ， 绿色发光材料 ZnS:TbF3 、 ZnS:ErF3 和 ZnS:HoF3 ，蓝色为 ZnS:TmF3 等； 碱土金属方面主要是稀土离子激活的 CaS 和 SrS 材料。 DCEL主要是稀土氯化物激活的CaS和SrS材料。
2018/12/20
2
稀土发光材料-阴极射线发光材料
目前在投影电视需要的荧光体比较少，红色荧光体 主要为前面所述的掺铕硫氧化钇，蓝色荧光体主要有 ZnS:Ag ， 绿 色 荧 光 体 种 类 较 多 ， 有 钇 铝 镓 石 榴 石 系 (Y3(Al,Ga)5O12) ，如 YAG:Tb ， Y(Al,Ga)G:Tb 等；卤氧化 镧体系(LaOX)，如LaOBr:Tb，LaOCl:Tb等；正硅酸氧钇 体系 (Y2SiO5) ，如 Y2SiO5 等。绿色荧光体主要是以激活 Tb3+的稀土发光材料，而投影电视绿色荧光体的主要材 料是钇铝镓石榴石体系。 Tb3+的5D3→7F1主要发射蓝光，5D4→7F1主要发射绿 光 。 5D3 在 Tb3+ 浓 度 低 的 时 发 光 ， 浓 度 高 时 存 在 (5D3 → 5D4) → (7F6 → 7F0) 的 交 叉 驰 豫 而 消 光 。 高 浓 度 (1%mol) 的 Tb3+ ，其发光主发光带是 550nm 区域，是光 5D → 7F 跃迁产生的，颜色为黄绿色，与标准绿色有较 4 5 大差距。
荧光体 颗粒形状 发射峰/nm 发光颜色 CaWO4 多面体 430 蓝紫 BaFCl:Eu 片状 390 蓝紫 Gd2O2S:Tb 多面体 545/490 绿 LaOBr:Tb 片状 462/374 蓝 LaOBr:Tm 片状 483/405 蓝紫 M’YTaO4:Tm 多面体 410 蓝紫
2018/12/20
右图显示了部分稀土 离子与金属硫化物电 致发光材料部分能级 跃迁发射光峰值对应 的波长
2018/12/20
5
稀土发光材料-X射线稀土发光材料
X 射线光子流穿过物体，形成一个 X 射线潜像，通 过荧光屏或增感屏上的荧光粉转化为光学图像。 X射线 发光主要靠激发过程中产生的大量次级电子直接或间接 地激发发光中心，转变为可见光辐射。 上世纪70年代，稀土X射线发光材料大量应用的有 以下几类： (1)铽激活的稀土硫氧化物 RE2O2S2:Tb(RE:Gd,La,Y)。 (2) 稀土激活的卤氧化镧 LaOX:R3+(R:Tb,Tm,Ce;X:Cl,Br) 。 (3)二价铕激活的氟卤化钡 BaFX:Eu2+(X:Cl,Br)。 (4)稀土钽酸盐 RETaO4:M(RE:La,Gd,Y;M:Tm,Nb)。
2018/12/20
1
稀土发光材料-阴极射线发光材料
阴极发光材料主要用于显示设备，如彩电用红色荧 彩电的荧光屏是由红绿蓝三基色荧光粉有规则排列 浓度猝灭：激活离子浓度较大时，中心间的 光体、彩色投影仪荧光体、终端显示器用荧光体以及 组成的，其中红色红色荧光粉是激活态的含铕化合物， 距离小于临界距离，它们就会产生级联能量 CRT显示器用多功能荧光体等。 通常为 YVO4:Eu ， Y2O3:Eu ， Y2O2S:Eu 。彩电使用以上 传递，即从一个中心传递到下一个中心，再 三种发光材料发射锐线谱，谱线色纯度高，亮度与电饱 到下一个中心·..... （发生能量迁移）直到最 和特性改善，图像色彩不失真。目前彩电显示屏普遍使 后进入一个猝灭中心，导致发光的猝灭。 用的是铕激活的硫氧化钇磷光体。在 Y2O2S 中， Eu3+ 的 发射峰在626nm处，属于Eu3+的5D0→7F2能级跃迁；高能 温度猝灭：温度升高，晶格振动加剧，发光 级的5D1,5D2发射产生的绿光和蓝光影响红色荧光体的色 中心晶格弛豫增强，无辐射跃迁几率增大， 度，随着Eu浓度增加，绿光和蓝光发射猝灭，保证了红 发光效率降低。 光的色度。
6
稀土发光材料-其他稀土发光材料