发光材料与应用

发光材料与应用

当某种物质受到激发（射线、高能粒子、电子束、外电场等）后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位于可见，紫外或是近红外的电磁辐射，此过程称之为发光过程。

或者说，发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，这种发射过程具有一定的持续时间。

能够实现上述过程的物质叫做发光材料。在实际应用中，将受外界激发而发光的固体称为发光材料。它们可以晶体，非晶，纳米晶，薄膜等形态使用，主要组分是稀土金属的化合物和半导体材料，与有色金属关系很密切。

在高激发密度下，许多物质能产生发光，但并不是这些能发光的物质都成为发光材料。通常人们所说的发光材料基本上指该种材料主要用于发光方面的应用，或者是在某种场合下主要作为发光材料应用。

发光材料—把某种形式的激发能量转化为发光能，因此对于一个有效的发光材料应具备如下的要求：

1．能够有效地吸收激发能量；

2．能够把吸收的激发能量有效的传递给发光中心；

3．发光中心具有高的辐射跃迁效率。

发光材料的构成主要有以下三种形式：

1.由多晶或单晶形态的基质材料和激活剂（发光中心）组成，也可能加入起到能量传递作用的敏化剂；

2.只有基质材料，利用某种本征缺陷作为发光中心；

3.只有基质材料，利用本征激子态或带边电子态产生发光。

基质：某种绝缘体或半导体材料，形成基本的能带结构。对于激发能量的吸收起到主要作用。

激活剂：掺杂进入机制的某种离子或基团，通常是高效的发光中心，例如稀土离子，过渡族金属离子等。激活剂可以在基质形成的能带结构的禁带中形成鼓励的能级系统，通过这些能级产生发光所需的基态和激发态。

敏化剂：掺杂进入机制的某种离子，起到能量传递作用。某能量从吸收处传递到发光中心。

发光材料的种类很多。

按材料的性质来说，可以分为有机发光材料和无机发光材料。常见的有机发光材料又可以根据结构的不同分为有机小分子发光材料、有机高分子发光材料和有机配合物发光材料三种。

按发光性能来说，可以分为光致发光材料、电致发光材料、射线致发光材料、等离子体发光材料和化学发光材料。其中电致发光材料又分为无极电致发光材料和有机/高分子电致发光材料。

无机荧光材料的代表为稀土离子发光及稀土荧光材料，其优点是吸收能力强，转换率高，稀土配合物中心离子的窄带发射有利于全色显示，且物理化学性质稳定。由于稀土离子具有丰富的能级和4f电子跃迁特性，是稀土成为发光宝库，为高科技领域特别是信息通讯领域提供了性能优越的发光材料。

与无机发光材料相比，有机发光材料具有许多不可比拟的优越性，主要表现在下述三个方面：1.有机材料可以获得在可见光谱范围内的金色发光，特别是无机材料难以获得的蓝光。2.可以直接用十几伏甚至几伏的直流低压驱动，可以与

集成电路直接匹配。3.有机电致发光器件的制作工艺简单，可以低成本制成超薄平板显示器件，因此易于产业化。

有机荧光材料在工业、农业、医学、国防等领域都有广泛应用，可以用作荧光增白剂、荧光染料、荧光颜料、荧光试剂、激光染料，用于荧光分析、跟踪检测、交通标志、核技术中的闪烁体、太阳能转换技术中的荧光集光器等。

而光致发光材料的应用更为普遍。光致发光粉是制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆的理想材料。发光油墨不但适用于网印各种发光效果的图案文字，如标牌、玩具、字画、玻璃画、不干胶等，而且因其具有透明度高、成膜性好、涂层薄等特点，可在各类浮雕、圆雕（佛像、瓷像、石膏像、唐三彩）、高分子画、灯饰等工艺品上喷涂或网印，在不影响其原有的饰彩或线条的前提下大大提高其附加值。发光油墨的颜色有：透明、红、蓝、绿、黄等。

随着光致发光材料的研究，新的光致发光材料的出现，光致发光材料的应用前景也会越来越广泛，将应用到生活得方方面面。

参考文献：

【1】特种发光材料前景光明建材统计与预测 1997年第4期

【2】余宪恩实用发光材料中国轻工业出版社 2008

【3】高晓明、邱克辉光致发光材料的研究与进展