稀土发光材料ppt

给搀杂离子，使其上升到激发态，它返回 基态时可能有以下三种途径：
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①以热的形式把激发能量释放给邻近的晶
格，称为荧光猝灭；
②以辐射形式释放激发能量，称 “发光”
；
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③S将激发能传递给A，即S吸收的全部 或部分激发能由A产生发射而释放出来，这 种现象称为“敏化发光”，A称为激活剂，S 通常被称为A的敏化剂。
稀土发光材料
光电133班 金闯 2013151307
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1. 固体的发光
某一固体化合物受到光子、带电粒子、 电场或电离辐射的激发，会发生能量的吸收
、存储、传递和转换过程。
如果激发能量转换为可见光区的电磁辐 射，这个物理过程称为固体的发光。
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发光材料由基质和激活剂组成，在一些材
料中，还搀入其它杂质离子来改善发光性能。
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即：“荧光” 指的是激发时的发光
，而“磷光”指的是发光在激发停止后 ，可以持续一段时间。
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2. 稀土的电子层结构和光谱学性质
发光的本质是能量的转换，稀土之所 以具有优异的发光性能，就在于它具有优 异的能量转换功能，而这又是由其特殊的
电子层结构决定的。
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⑴ 稀土元素基态原子的电于层构型
Sc （钪） ls22s22p63s23p63d14s2 Y （钇）
+3价稀土离子的发光特点
①具有f--f 跃迁的发光材料的发射光谱 呈线状，色纯度高； ②荧光寿命长；
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③由于4f轨道处于内层，材料的发光 颜色基本不随基质的不同而改变；
④光谱形状很少随温度而变，温度猝
灭小，浓度猝灭小。
18Leabharlann ⑷ 稀土发光材料的分类①稀土离子作为激活剂 在基质中，作为发光中心而掺入的
ls22s22p63s23p63d104s24p64d15s2
Ln（La----Lu）（镧系元素） ls22s22p63s23p63d104s24p64d104f0~145s25p65d0~16s2
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⑵ 稀土元素的价态
其中，横坐标为原子序数， 纵坐标线的长短表示价态变化倾向的相对大小。
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⑶ 稀土离子的发光特点
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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离子称为激活剂。
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以稀土离子作为激活剂的发光体是稀土
发光材料中的最主要的一类，根据基质材料
的不同又可分为两种情况：
材料基质为稀土化合物； 如Y2O3 ：Eu3+；
材料基质为非稀土化合物；
如SrAl2O4：Eu2+。
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可以作为激活剂的稀土离子主要是 Gd3+
钆（gá ）
两 侧 的 Sm3+、Eu3+、Eu2+、
基质：作为材料主体的化合物； 激活剂：作为发光中心的少量搀杂离子。
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发光是一种宏观现象，但它和晶 体内部的缺陷结构、能带结构、能量
传递、载流子迁移等微观性质和过程
密切相关。
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⑴ 固体发光与晶体内部结构
晶体中的能带有价带、导带、禁带。 但是，在实际晶体中，可能存在杂质原
子或晶格缺陷，局部地破坏了晶体内部的规
则排列，从而产生一些特殊的能级，称为缺 陷能级。
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作为发光材料的晶体，往往有目的 地搀杂其它杂质离子以构成缺陷能级， 它们对晶体的发光起着关键作用。
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⑵ 发光过程
固体发光的物理过程示意图如下：
其中，M表示基质晶格； A和S为搀杂离子；并假设基质晶格
M的吸收不产生辐射。
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这时，基质晶格M吸收激发能，传递
Tb3+、Dy3+。
其中应用最多的是 Eu3+ （ 铕 ） 和 Tb3+
（铽）。
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可以通过选择基质的化学组成，添加适 当的阳离子或阴离子，改变晶场对Eu2+的影 响，制备出特定波长的新型荧光体，提高荧 光体的发光效率，故这类发光材料具有广泛
的应用。
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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
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⑶ 荧光和磷光
激活剂吸收能量后，激发态的寿命极短 ，一般大约仅10-8s就会自动地回到基态而放 出光子，这种发光现象称为荧光。 撤去激发源后，荧光立即停止。
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被激发的物质在切断激发源后仍能继续 发光，这种发光现象称为磷光。 有时磷光能持续几十分钟甚至数小时，
这种发光物质就是通常所说的长余辉材料。