光致发光和电致发光
量子点led光致发光和电致发光
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光致发光及电致发光的基本知识
![光致发光及电致发光的基本知识](https://img.taocdn.com/s3/m/0ae91fb30975f46527d3e1d9.png)
特点:1.分子间有特定的比例关系; 2.激基复合物在基态时相互作用较激发态要小得多,
判断激基复合物存在的两个依据: 1.是在光谱上观察到一个不同于任何单组元的发 射带; 2.是这个荧光发射带的强度对于样品浓度往往有 较强的依赖性
• 1) 振动弛豫:在液相或压力足够高的气相中,处于激发态的分子因碰 撞将能量以热的形式传递给周围的分子,从而从高振动能层失活至低 振动能层的过程,称为振动弛豫。
• 2) 内转化 • 具有相同多重度的分子,如果较高电子能级的低振动能层与较低电子
能级的高振动能层相重叠时,则电子可在重叠的能层之间通过振动耦 合产生无辐射跃迁,如S2→S1;T2→T1。
所谓Stokes位移。(振动弛豫失活) • 20形状比较: 荧光光谱形状与激发波长无关。尽管分子受激可到达
不同能级的激发态,但由于去活化(内转换和振动弛豫)到第一电子激 发态的速率或几率很大,好像是分子受激只到达第一激发态一样。
• 荧光的主要影响因素
• 10共轭效应:
• 共轭效应大,最大激发峰和最大发射峰会发生红移。
产生荧光必须具备两个条件: 1)分子的激态和基态的能量差必须与激发光频率相适应; 2)吸收激发能量之后,分子必须具有一定的荧光量子效率。
荧光的主要参数: 荧光效率、荧光强度、荧光寿命、极大波长。
荧光效率
发光分子数 激发态分子数
荧光寿命:分子荧光从最大亮度I衰减为I/2所用的时间。
激态分子的去活化过程(失能过程):
主要内容
第一章 绪 论 第二章光致发光及电致发光的基本知识 第三章电致发光的器件结构与器件物理 第四章有机电致发光的主要辅助材料
功能高分子化学课件电致发光材料及器件
![功能高分子化学课件电致发光材料及器件](https://img.taocdn.com/s3/m/cfbd2210453610661ed9f4db.png)
无机EL的优点是稳定性高;缺点是短波发光有待开发,作为显像管体积太大, 大面积平板显示器制作工艺上有困难,发光颜色不易改变,很难提供全色显 示等。
2020/1/17
载流于是由某种机理(如交流 电场下的碰撞电离)而产生的电子。 当电子到达绝缘体/半导体的界 面时就被捕获。
这种薄膜式ACEL器件具有非 常好的亮度、稳定性、视角和效 率,因此发展很快。
2020/1/17
典型的三层式的ACEL器件截面图8
发光亮度B和施加的电压V之间的关系为:
其中B0、C为由发光条件、元件结构和磷光材料决定的常数。
2020/1/17
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3、稀土离子的激发机理
稀土的发光有直接激发和间接激发两种机理。
直接激发机理:
由于热载流子(一般是动能约2一10eV的电子)和掺杂的稀土离子直接相互 作用而使稀土离子的4f(5d)电子激发到激发态。 一般认为,在电致发光中主要是热载流子在绝缘体和金属界面处与掺杂稀 土离子发生电子碰撞而发生激发。这种碰撞激发可以看做热载流子与稀土 离子的非弹性碰撞。
在交流无机电致发光薄膜中,所用介电材料的ε=10~180:
例:SiO2(ε=3.5)、Si3N4(εc=8.5)、Y2O3(ε=11)、Sm2O3(ε=16)、 Ta2O3(ε=22)、BaTiO3(ε=55)和PbTiO3(ε=100)。
一般而言,发光阈值电压Vth随ε的增加而降低,但这并不意味着ε越大对 电致发光越好,因为还必须保证发光层的电场强度足够大。另外,还要 考虑到它和发光材料及电极材料的相容性。
光致发光和电致发光
![光致发光和电致发光](https://img.taocdn.com/s3/m/6fca558fd1d233d4b14e852458fb770bf78a3b34.png)
光致发光和电致发光物体依赖外界光源进行照射,从而获得能量,产生激发导至发光的现象,它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段,光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁,都经过激发态。
而能量传递则是由于激发态的运动。
紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。
如磷光与荧光。
产生激发态的分布按能量的高低可以分为三个区域。
低于禁带宽度的激发态主要是分立中心的激发态。
关于这些激发态能谱项及其性质的研究,涉及到杂质中心与点阵的相互作用,可利用晶体场理论进行分析。
随着这一相互作用的加强,吸收及发射谱带都由窄变宽,温度效应也由弱变强,特别是猝灭现象变强,使一部分激发能变为点阵振动。
在相互作用较强的情况下,激发态或基态都只能表示中心及点阵作为一个统一系统的状态。
通常用位形坐标曲线[1]表示。
电子跃迁一般都在曲线的极小值附近发生。
但是,近年关于过热发光的研究,证明发光也可以从比较高的振动能级起始,这在分时光谱中可得到直观的图像,反映出参与跃迁的声子结构。
接近禁带宽度的激发态是比较丰富的,包括自由激子、束缚激子及施主-受主对等。
当激发密度很高时,还可出现激子分子,而在间接带隙半导体内甚至观察到电子-空穴液滴。
激子又可以和能量相近的光子耦合在一起,形成电磁激子(e某citonicpolariton)。
束缚激子的发光是常见的现象,它在束缚能上的微小差异常被用来反映束缚中心的特征。
在有机分子晶体中,最低的电子激发态是三重激子态,而单态激子的能量几乎是三重态激子能量的两倍。
分子晶体中的分子由于近邻同类分子的存在,会出现两种效应:“红移”(约几百cm)及“达维多夫劈裂”。
这两种效应对单态的影响都大于对三重态的影响。
能量更高的激发态是导带中的电子,包括热载流子所处的状态。
后者是在能量较高的光学激发下。
载流子被激发到高出在导带(或价带)中热平衡态的情况,通常可用电子(或空穴)温度(不同于点阵温度)描述它们的分布。
实验证明,热载流子不需要和点阵充分交换能量直至达到和点阵处于热平衡的状态即可复合发光,尽管它的复合截面较后者小。
单晶硅片的光致发光和电致发光研究
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单晶硅片的光致发光和电致发光研究单晶硅片是一种常见的材料,因其具有较高的光学和电学性能而在光电子器件领域得到广泛应用。
其中,光致发光和电致发光是单晶硅片的两个重要研究领域。
本文将依次介绍单晶硅片的光致发光和电致发光的研究进展和应用。
光致发光指的是将光能转化为光子能量的过程。
在单晶硅片中,通过在材料中加入掺杂的杂质,可以实现光致发光的效果。
典型的掺杂元素包括铱、锰和镓。
当单晶硅片受到光的照射时,掺杂元素会吸收外界光的能量,并在材料中产生激发态。
激发态通常是高能量的电子态,它会迅速退激并释放出能量差,形成光子并辐射出去。
这样就实现了光致发光的现象。
单晶硅片的光致发光具有很多应用。
最常见的是在LED器件中,通过将掺杂元素引入单晶硅片,可以实现不同颜色的光致发光效果。
LED器件具有高效、节能、寿命长等优点,因此在照明、显示等领域得到广泛应用。
此外,光致发光还可以用于光电探测、生物医学成像等领域。
电致发光是指在外加电场作用下,单晶硅片产生的发光现象。
与光致发光不同的是,电致发光是由电能转化为光能的过程。
在单晶硅片中,所加入的杂质通常是可控的,通过控制材料中杂质的浓度和分布,可以实现电致发光的效果。
当单晶硅片中的掺杂元素在外加电场的作用下,电子受到激发并跃迁到高能级激发态。
随后,电子从高能级激发态退激并释放出能量差,形成光子并辐射出去。
电致发光在显示技术中具有重要的应用。
例如,有机发光二极管(OLED)就是一种常见的电致发光器件,它由一系列有机化合物形成了多层薄膜结构。
当外加电场通过OLED材料时,电子从低能级跃迁到高能级并产生激发态,最终形成光致发光效果。
OLED器件具有自发光、超薄、柔性等优点,在平板显示器、手机屏幕等领域得到广泛应用。
总结而言,单晶硅片的光致发光和电致发光研究是光电子器件领域的热门研究方向。
通过在单晶硅片中引入掺杂元素,并在光或电场作用下实现激发态的形成和退激,可以实现光致发光和电致发光效果。
发光材料种类和作用
![发光材料种类和作用](https://img.taocdn.com/s3/m/2f048b63daef5ef7bb0d3ced.png)
第九章 发光材料
§9.2 光致发光材料
二、磷光材料 2、稀土三基色荧光粉 (1)红粉 在提高材料性能上,加入一定量的 La、Gd、Ta、 Nb 等元素,或者氧化物(如In2O3、GeO2等)可提高其发 光亮度和稳定性。 加入一定量的硼酸盐,在降低材料的烧结温度条件 下,仍可使材料的发光亮度提高。 在 新 的 红 粉 探 索 研 究 上 有 : YVPO4·BO3:Eu3+、 InYBO3:Eu3+ 、 LaMgB5O10:Eu3+、LaSiO3·(FCl):Eu3+、 Ba2(Gd2-xYx)(Si4-yGey)O13:Eu3+等。
发光材料种类和作用
发光材料的种类繁多,应用广泛。按激发方式发 光材料可以分为(5类):
(1)光致发光材料:发光材料在光(通常是紫外 光、红外光和可见光 )照射下激发发光。
(2)电致发光材料:发光材料在电场或电流作用 下的激发发光。
(3)阴极射线致发光材料:发光材料在加速电子 的轰击下的激发发光。
(4)热致发光材料:发光材料在热的作用下的激 发发光。
第九章 发光材料
§9.2 光致发光材料
二、磷光材料 基质: 用作基质的有第Ⅱ族金属的硫化物、氧化物、硒化
物、氟化物、磷酸盐、硅酸盐和钨酸盐等,如 ZnS、BaS、 CaS、CaW03、Y3Si03、Ca3(P04)2、Zn-Si03。
激活剂: 用来作激活剂的是重金属。 所用的激活剂可以作为选定的基质的特征。不是所 有的重金属都可以用来激活选定的基质。 例如:对ZnS、CdS而言,Ag、Cu、Mn是最好的激活 剂。
界因素的影响下才发光,叫 受迫发光。
第九章 发光材料
§9.1 材料的发光机理
一、材料的发光机理
-光致发光及电致发光的基本知识1
![-光致发光及电致发光的基本知识1](https://img.taocdn.com/s3/m/7bdcc2aac281e53a5902ff40.png)
吸收与子被激发时,电子的自旋没有改变,则激发态分子 的总自旋仍为零,分子仍为单重态这就是激发单重态。 按能量的高低,分别用S1,S2,S3等来表示若干激发单重态。 若在分子激发时,跃迁的电子自旋发生了翻转,则分子中 电子的总自旋S = 1。 分子的多重性为2S+1 = 3,分子处于三重态, 用T1, T2,T3等来表示不同能量的激发三重态 。 在光物理过程中,涉及最多的是S0, S1和T1 三个态。
? 重原子效应
在重原子中,能级之间的交叉现象比较严重,因此容易发生自旋轨道的相互作 用,增加了由单重态转化为三重态的概率。如,卤素取代基随原子序数的增 加而荧光降低。
? 溶剂、 温度、溶液pH等对荧光光谱也有影响。
磷光光谱分析简介
磷光:处于基态的物质分子受到激发后,跃迁到能量较高的能级,再从 T1跃迁回S0所产生的光辐射,称之为磷光。
室温磷光的主要测试方法:
I、固体基质 在室温下以固体基质(如纤维素等)吸附磷光体,可增加分子刚性、 减少三重态猝灭等非辐射跃迁,从而提高磷光量子效率。
II、重原子效应 ? 使用含有重原子的溶剂(碘乙烷、溴乙烷)或在磷光物质中引入含有重
3) 系间窜跃 指不同多重态间的无辐射跃迁, 例如S1→T1就是一种系间窜跃。 通常,电子由S1的较低振动能级转移至T1的较高振动能级处。 有时,通过热激发,有可能发生T1→S1,然后由S1发生荧光。这是 产生延迟荧光的机理。
激态分子的去活化过程(失能过程):
4) 外转换 受激分子与溶剂或其它溶质分子相互作用发生能量转换。 这一转换过程能使荧光或磷光强度减弱甚至消失的过程, 也称“熄灭或“猝灭”。
荧光效率
?
发光分子数 激发态分子数
荧光寿命:分子荧光从最大亮度I衰减为I/2所用的时间。
第四章 发光材料
![第四章 发光材料](https://img.taocdn.com/s3/m/713e62f9c8d376eeaeaa310a.png)
上转换发光材料 • 发光体在红外光的激发下发射可见光,这种现象称为上转 换发光,这种发光体称为上转换发光材料。上转换发光现 象有三种情况: • 第一种情况是确实有一个中间能级,在光激发下处于基态 的电子跃迁到这个中间能态;电子在这个中间能态的寿命 足够长,以致它还可吸收另一个光子而跃迁到更高的能级。 电子从这个更高的能态问基态跃迁,就发射出波长比激发 光的波长更短的光束: • 第二种情况是中间能级并不存在,但发光体可以连续吸收 两个光子,使基态电子直接跃迁到比激发光光子的能量大 得更多的能级; • 第三种情况是两个敏化中心被激发,它们把激发能按先后 顺序或同时传递给发光中心,使其中处于基态的电子跃迁 到比激发光光子能量更高的能级,然后弛豫下来,发出波 长短得多的光。
发光持续时间特征 • 最初的发光分为荧光(fluorescence)及磷光 两种。荧光是指在激发时发出的光,磷光 是指在激发停止后发出的光。发光总是延 迟于激发。
照明下
照明停止后的瞬间 (左:ZnS,右: SrAl2O4 )
照明停止,过4min后
萤火虫是不是荧光???
余辉时间:规定当激发停止时的发光亮度衰减到 10%时所经历的时间,简称余辉。如人眼能感觉到 余辉的长发光期间者为磷光,看不到余辉的短发光 期间者为荧光。 根据余辉时间的长短,可以划分六个范围: 极短余辉:余辉时间<1µs的发光; 短余辉:余辉时间1--10µs的发光; 中短余辉:余辉时间0.01—l ms的发光; 中余辉:余辉时间1—100ms的发光; 长余辉:余辉时间0.1—1s的发光; 极长余辉:余辉时间>1s的发光。
• 稀土三基色荧光粉分别是红粉、绿粉、蓝粉按一 稀土三基色荧光粉 三基色荧光粉 定比例混合而成。它解决了卤磷酸盐长期存在的 光效和显色性不能同时提高的矛盾,更由于这类 材料具有耐高负荷、耐高温的优异性能,成为新 一代灯用荧光粉材料。 • Y2O3:Eu3+(铕)是效率高、色纯度好、光衰性能 稳定而惟一达到制灯要求的稀土红粉。加入一定 量的La、Gd、Ta、Nb等元素,或者氧化物〔如 In2O3、GeO2等)可提高其发光亮度和稳定性。加 入一定量的硼酸盐,在降低材料的烧结温度条件 下,仍可使材料的发光亮度提高。
发光材料的种类及其特点
![发光材料的种类及其特点](https://img.taocdn.com/s3/m/3642b5e8c0c708a1284ac850ad02de80d4d80635.png)
发光材料的种类及其特点
发光材料是指能够通过吸收外部能量,激发出可见光的材料。
根据不同的激发方式和发光原理,发光材料可以分为以下几类:
1.稀土发光材料
稀土发光材料是指利用稀土元素的特殊电子结构,在外部刺激下产生光发射的现象。
这类材料具有较高的发光效率和色纯度,被广泛应用于显示、照明、光电器件等领域。
常见的稀土发光材料包括稀土荧光粉、稀土激光晶体等。
2.荧光粉
荧光粉是指通过吸收紫外光或蓝紫光等短波长的能量,将其转化为可见光的材料。
荧光粉的发光效率高,色纯度好,因此在显示器、照明等领域得到广泛应用。
根据激发方式的不同,荧光粉可以分为热激活型和光激活型两类。
3.光致发光材料
光致发光材料是指通过光子的吸收和辐射来发光的材料。
这类材料可以在紫外线、可见光、红外线等波长范围内使用,因此被广泛应用于各种光电效应器件中。
光致发光材料的发光效率、色纯度和稳定性等性能与材料的能级结构、杂质和缺陷等密切相关。
4.电致发光材料
电致发光材料是指通过电场的作用激发出电子,电子与发光中心碰撞产生光辐射的材料。
这类材料具有直接发光、高亮度、低能耗等优点,因此在显示器、照明、光电传感器等领域得到广泛应用。
电致
发光材料的性能与材料的能带结构、杂质和缺陷等密切相关。
5.化学发光材料
化学发光材料是指通过化学反应产生光的材料。
这类材料通常由两种化学物质组成,它们在相遇时会产生化学反应并释放出能量,这种能量以光的形式释放出来。
化学发光材料具有高灵敏度、低检测限等优点,因此在分析化学、生物医学、环境监测等领域得到广泛应用。
光致发光和电致发光基础知识
![光致发光和电致发光基础知识](https://img.taocdn.com/s3/m/a235a90a591b6bd97f192279168884868762b8b2.png)
基础光物理
荧光(Fluorescence)与磷光(Phosphorescence) 荧光与磷光产生的光物理过程 激发态分子的失能过程
荧光光谱分析和影响荧光的主要因素 磷光光谱分析和影响磷光的主要因素
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基础光物理—荧光和磷光产生的光物理过程
荧光产生的光物理过程
1. 光吸收(A)
2. 振动弛豫(VR) 3. 内转换(IC) 4. 荧光发射(F)
分子由于系间窜越,由单重态跃迁到三重态,转入三重态的分子在常温下不发光,就是由于它们与其它分 子的碰撞中消耗能量而使荧光淬灭
电子转移反应的淬灭 某些淬灭剂分子与荧光分子相互作用时,发生了电子转移反应
荧光物质的自淬灭 在浓度较高的荧光物质溶液中,单重激发态分子在产生荧光发射前与未激发的荧光物质碰 撞而引起的自淬灭
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基础光物理—激发态的失能过程
荧光淬灭:是指荧光物质与其它溶剂分子或溶质分子相互作
用引起荧光强度降低的现象,引起荧光淬灭原因有:
碰撞淬灭
荧光分子受激后,与淬灭剂分子碰撞而无辐射去活回基态的过程。温度升高,碰撞淬灭效率增加 静态淬灭
荧光分子与淬灭剂生成非荧光的复合物。温度升高,静态淬灭效率降低 三重态淬灭
2525
基础光物理—激基复合物与激基缔合物
图2.1.15 激基缔合物的形成及轨道相互作用示意图
26 26
基础光物理—激基复合物与激基缔合物
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基础光物理—激基复合物与激基缔合物
激基复合物的形成也强烈地依赖于至少其中一种物质的浓度
28 28
基础光物理—激基复合物与激基缔合物
如果将两个荧光发色团用非共轭的化学键连接在一起,当两个发色团间 距离合适时也可以形成激基复合物(激基缔合物),这类物质被称作分子 内激基复(缔)合物。
电致发光
![电致发光](https://img.taocdn.com/s3/m/34b6684033687e21ae45a904.png)
评价OLED的一些主要参数
一般来讲,有机EL发光材料及器件的 性能可以从发光性能和电学性能两方面来 评价。发光性能主要包括发射光谱、发光 亮度、发光效率、发光色度和寿命;电学 性能主要包括电流与电压的关系、发光亮 度与电压的关系等。这些都是衡量有机EL 材料和器件性能的重要参数,对于发光的 基础理论研究和技术应用极为重要。
电致发光材料
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电致发光的简介 电致发光的机理和器件结构 有机电致发光简介 有机电致发光的分类、优点及性能参数 有机电致发光材料的应用
发光材料的主要分类
光致发光 阴极射线发光 电致发光
热释发光
光释发光 辐射发光
电致发光
电致发光(又称电场发光,EL)是某些 物质受到外界电场的作用而发出光,也就 是电能转换为光能的现象。 具有这种性能的物质可作为一种电控 发光器件。一般它们是固体元件,具有响 应速度快、亮度高、视角广的特点,同时 又具有易加工的特点,可制成薄型的、平 面的、甚至是柔性的发光器件。
(1) 载流子的注入。 (2) 载流子的迁移。 (3) 载流子的复合。 (4) 激子的迁移。 (5) 电致发光。
EML
阳 极
HTL
ETL
阴 极
空穴
电子
OLED分类
1、根据采用有机材料的不同分为两种技 术:一种是采用小分子材料,简称OLED; 另一种是采用高分子材料,简称PLED; 2、按照驱动方式又分为被动式矩阵PMOLED和主动式矩阵AM-OLED,前者采 用ITO玻璃基板,后者采用TFT基板。
计算机领域: 主要有家用和商用 计算机(PC/工作站 等)、PDA和笔记 本电脑的显示屏。
工业应用场合: 主要应用有各类仪 器仪表、手持设备 等的显示屏。
光致发光和电致发光谱
![光致发光和电致发光谱](https://img.taocdn.com/s3/m/55bfe006b52acfc789ebc97a.png)
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(2)位形坐标图
位形坐标曲线是解释电子-声子相互作用的一种物理模型,用一个 坐标来代表离子的位置,作为横轴;纵轴表示电子-离子系统的能量, 包括电子能量和离子势能,这就是位形坐标曲线。
如图,曲线代表离子位置变化时系统的能量的改变情况,也可以 看作是电子在某一状态时离子的势能曲线。横轴是离子位置,纵轴是 能量。下面一条曲线是在基态时系统的能量随位形坐标的变化,上面 一条对应电子在激发态时系统的能量随位形坐标的变化。A到B是吸收, C到D代表发光,E是电子基态和激发态的能量差,水平短横线代表离 子的振动能级。
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下表给出了某些重要光致发光材料的量子效率,到目前为止,尚未 得到量子效率为100%的材料。
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之前我们曾假设从激发态回到基态完全是通过辐射返一途径来完成的, 实际并非如此,事实上有许多中心是根本丌发光的,
分立发光中心 被激发的电子没有离开中心而回到基态产生发光。 复合发光中心 电子被激发后离化,不空穴通过特定中心复合产生发光。
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两种不同形式的发光
光致发光大致经历吸收、能量传递和光发射三个主要阶 段。光的吸收和发射都是发生在能级之间的跃迁,都经过激 发态,而能量传递则是由于激发态的运动,激发光辐射的能 量可直接被发光中心吸收,也可被发光材料的基质吸收。
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光吸收的跃迁从最低振动能级 (也即 v=0,v是振动量子数)处开始的,因此在振 动波函数有最大值的R0处最可能发生跃迁。 跃迁结束在激发态抛物线的棱上,因为此处 激发态的振动能级取得最大值,此跃迁对应 于吸收带的最大。 基态偏离R0处(v>0)也会产生吸收 跃迁,但几率降低。 返样导致吸收谱具有一定的宽度。R0 处对应的吸收能量为E0,则抛物线左侧和右 侧对应能量分别高于和低于E0。 吸收谱的宽度取决于基态和激发 态抛物线最低值R的差值(△R) 位形坐标不对应的宽带吸收示意
光致发光和电致发光谱优质课件
![光致发光和电致发光谱优质课件](https://img.taocdn.com/s3/m/37438e45a31614791711cc7931b765ce05087a85.png)
ZnS型半导特体选课基件质吸收
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2. 始于激发态的光辐射返回基态:发光
发光材料吸收激发能将发光中心带到激发态的高 振动能级。然后,中心首先回到激发态的最低振动能 级,将多余能量传给周围离子,也可以说原子核调整 到新的激发态位置,这样原子间距离等于激发态平衡 距离,位形坐标改变了△R,此过程称为弛豫。
可观测到发光,在这种情况下发射的光子能量分别为
hv1 E2 E1 hv2 E2 E0
E6 E5 E4 E3 E2
激发过程
非辐射衰 变过程
辐射衰变过程
E1
E0 特选课件
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(1)发光中心
进行辐射跃迁过程的实体即是发光中心,它是发光体中被激 发的电子跃迁回基态(或与空穴复合)发射出光子的特定中心。
光辐射有平衡辐射和非平衡辐射两大类,即热辐射和发 光。任何物体只要具有一定的温度,则该物体必定具有与此 温度下处于热平衡状态的辐射(红光、红外辐射)。非平衡辐 射是指在某种外界作用的激发下,体系偏离原来的平衡态, 如果物体在回复到平衡态的过程中,其多余 的能量以光辐射的形式释放出来,则称为发 光。因此发光是一种叠加在热辐射背景上的 非平衡辐射,其持续时间要超过光的振动周 期。
耦合:电子与晶格振动相互作 用。 △R反映了这种耦合的强度。
在较高温度下,起始状态也可 能是v>0的能级,这样会使吸收带 更宽。
位形坐标与对应的吸收谱
特选课件
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基质晶格吸收
除了发光中心吸收外界能量,基质晶格也会吸收能 量,通过两种方式:
1、产生自由电子和空穴;光跃迁属于电荷跃迁类型。 2、产生电子-空穴对(激子)。
特选课件
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发光材料分类
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发光材料分类发光材料是一种能够发出可见光的物质,广泛应用于发光二极管、显示屏、荧光粉等领域。
根据其发光原理和结构特点,可以将发光材料进行分类,以便更好地了解其特性和应用。
下面将对发光材料按照其分类进行详细介绍。
一、根据发光原理分类。
1. 电致发光材料。
电致发光材料是指在电场或电流的作用下产生发光现象的材料,常见的有有机发光材料和无机发光材料。
有机发光材料包括有机发光分子和有机发光聚合物,常用于OLED等显示器件。
无机发光材料主要包括磷光体、硫化物、氧化物等,应用于LED等光电器件。
2. 电子激发发光材料。
电子激发发光材料是指在电子激发下产生发光的材料,主要包括荧光材料和磷光材料。
荧光材料是通过吸收紫外光或蓝光后发出可见光的材料,常见的有荧光粉和荧光染料;磷光材料是通过吸收能量后在较长时间内发光的材料,常用于夜光材料和荧光显示器件。
二、根据结构特点分类。
1. 有机发光材料。
有机发光材料是指以碳为主要骨架的发光材料,其分子结构复杂多样,可通过合成方法进行调控,具有较好的可溶性和加工性,适用于柔性显示器件等领域。
2. 无机发光材料。
无机发光材料是指以金属、非金属元素为主要成分的发光材料,具有较好的稳定性和耐光性,适用于高亮度、长寿命的发光器件。
三、根据应用领域分类。
1. 光电器件用发光材料。
光电器件用发光材料主要应用于LED、OLED、激光二极管等光电器件中,要求具有高亮度、高效率、长寿命等特点。
2. 夜光材料。
夜光材料是指在光照条件下吸收能量,然后在黑暗环境下发光的材料,常用于夜光表盘、夜光标识等领域。
3. 荧光材料。
荧光材料主要应用于荧光灯、荧光显示屏、生物成像等领域,具有发光颜色丰富、发光效率高等特点。
综上所述,发光材料根据其发光原理、结构特点和应用领域可以进行多方面的分类。
不同类型的发光材料具有各自特定的特性和应用场景,对于发光器件的设计和制备具有重要意义。
随着发光材料领域的不断发展,相信将会有更多新型发光材料的涌现,为光电器件和照明领域带来更多的创新和发展。
光致发光和电致发光谱课件
![光致发光和电致发光谱课件](https://img.taocdn.com/s3/m/52304d8c6037ee06eff9aef8941ea76e58fa4ad8.png)
电致发光的未来发展
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高效节能技术 随着环保意识的提高,电致发光技术将不断向高 效节能方向发展,降低能耗,提高发光效率。
多功能化 电致发光技术将不断拓展其应用领域,如开发具 有温度、湿度、压力等多功能的电致发光器件, 满足更复杂的应用需求。
柔性化与可穿戴化 结合柔性电子技术,实现电致发光器件的柔性化 和可穿戴化,使其能够应用于可穿戴设备、智能 家居等领域。
02
光致发光和电致发光的材料
光致发光材料
光致发光材料在受到光照后,能够将吸收的光能转换为荧 光或磷光并释放出来。
光致发光材料通常由无机晶体、玻璃、陶瓷或高分子聚合 物等组成,它们能够将吸收的光能转换为较低能量的光辐 射,如荧光或磷光。这种材料广泛应用于照明、显示、生 物成像和传感等领域。
电致发光材料
发展趋势
光致发光和电致发光的发展趋势也不同,光致发光将更加注重智能化控制和与其他技术的 结合,而电致发光则将更加注重节能环保和柔性化、可穿戴化的发展。
光致发光与电致发光的比较
光致发光和电致发光虽然都是发光现 象,但它们的激发机制、光谱特性和 应用场景有所不同。
VS
光致发光是由光子激发产生的,其光 谱特性与吸收的光线波长有关;而电 致发光是由电流作用产生的,光谱特 性可以通过调节电流和电压进行控制。 光致发光通常用于荧光标记、生物成 像等领域;而电致发光则广泛应用于 显示器和照明技术。
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光致发光和电致发光的谱线特征
光致发光谱线特征
连续光谱
温度依赖性
光致发光过程中,发射光谱通常是连 续的,这是因为发光过程中涉及的能 级差较小,导致光谱分布广泛。
光致发光谱线的强度和宽度随温度变 化,温度越高,强度越低,谱线越宽。
稀土配合物发光的类型概述(精)
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稀土配合物发光的类型概述稀土配位化合物的研究是稀土化学中最活跃的前沿领域之一。
稀土发光配合物是一类具有独特性能的发光材料。
发光现象当某种物质受到诸如光的照射、外加电场或电子束轰击等的激发后,只要该物质不会因此而发生化学变化,它总要回复到原来的平衡状态。
在这个过程中,一部分能量会通过光或热的形式释放出来。
如果这部分能量是以可见光或近可见光的电磁波形式发射出来的,就称为发光现象。
这种能量的发射过程具有一定的持续时间。
对于发光现象的研究,从对它的光谱的研究(斯托克斯定则,1852年)开始,直到“发光”这一概念的提出(C H.魏德曼,1888年),人们只注意到了发光同热辐射之间的区别。
1936年,CH.瓦维洛夫引入了发光期间这一概念(即余辉),并以此作为发元现象的另一个王要的判据,至此发光才有了确切的定义。
发光现象的两个主要的特征是:任何物体在一定温度下都有热辐射,发光是物体吸收外来能量后所发出的总辐射中超出热辐射的部分。
当外界激发源对物体的作用停止后,发光现象还会持续一定的时间,称为余辉。
历史上人们曾以发光持续时间的长短把发光分为两个过程:把物质在受激发时的发光称为荧光,而把激发停止后的发光称为磷光。
一般常以持续时间10-8s为分界,持续时间短于——108s的发光被称为荧光,而把持续时间长于108s的发光称为磷光。
现在,除了习惯上还保留和沿用这两个名词外,已不再用荧光和磷光来区分发光过程。
因为任何形式的发光都以—余辉的形式来显现其衰减过程,而衰减时间可以极短(<108s),也可能很长(十几小时或更长)。
发光现象有着持续时间的事实,说明物质在接受激发能量和产生发光的过程中,存在着一系列的中间状态。
发光类型1. 对于各种发光现象,可按其被激发的方式进行分类:光致发光、电致发光、阴极射线发光、x射线及高能粒子发光、化学发光和生物发光等。
(1)光致发光。
光致发光是用光激发发光体引起的发光现象。
它大致经过吸收、能量传递及光发射三个阶段。
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光致发光和电致发光
光致发光
物体依赖外界光源进行照射,从而获得能量,产生激发导至发光的现象,它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段,光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁,都经过激发态。
而能量传递则是由于激发态的运动。
紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。
如磷光与荧光。
产生
激发态的分布按能量的高低可以分为三个区域。
低于禁带宽度的激发态主要是分立中心的激发态。
关于这些激发态能谱项及其性质的研究,涉及到杂质中心与点阵的相互作用,可利用晶体场理论进行分析。
随着这一相互作用的加强,吸收及发射谱带都由窄变宽,温度效应也由弱变强,特别是猝灭现象变强,使一部分激发能变为点阵振动。
在相互作用较强的情况下,激发态或基态都只能表示中心及点阵作为一个统一系统的状态。
通常用位形坐标曲线[1]表示。
电子跃迁一般都在曲线的极小值附近发生。
但是,近年关于过热发光的研究,证明发光也可以从比较高的振动能级起始,这在分时光谱中可得到直观的图像,反映出参与跃迁的声子结构。
接近禁带宽度的激发态是比较丰富的,包括自由激子、束缚激子及施主-受主对等。
当激发密度很高时,还可出现激子分子,
而在间接带隙半导体内甚至观察到电子-空穴液滴。
激子又可以和能量相近的光子耦合在一起,形成电磁激子(excitonic polariton)。
束缚激子的发光是常见的现象,它在束缚能上的微小差异常被用来反映束缚中心的特征。
在有机分子晶体中,最低的电子激发态是三重激子态,而单态激子的能量几乎是三重态激子能量的两倍。
分子晶体中的分子由于近邻同类分子的存在,会出现两种效应:“红移”(约几百cm)及“达维多夫劈裂”。
这两种效应对单态的影响都大于对三重态的影响。
能量更高的激发态是导带中的电子,包括热载流子所处的状态。
后者是在能量较高的光学激发下。
载流子被激发到高出在导带(或价带)中热平衡态的情况,通常可用电子(或空穴)温度(不同于点阵温度)描述它们的分布。
实验证明,热载流子不需要和点阵充分交换能量直至达到和点阵处于热平衡的状态即可复合发光,尽管它的复合截面较后者小。
热载流子也可在导带(或价带)内部向低能跃迁。
这类发光可以反映能带结构及有关性质。
激发态的运动是发光中的重要过程,能量传递是它的一个重要途径。
分子之间的能量传递几率很大,处于激发态的分子被看作是激子态。
无机材料中的能量传递也非常重要,在技术上已得到应用。
无辐射跃迁是激发态弛豫中的另一重要途径。
对发光效率有决定性的影响。
应用
光致发光最普遍的应用为日光灯。
它是灯管内气体放电产生的紫外线激发管壁上的发光粉而发出可见光的。
其效率约为白炽灯的5倍。
此外,“黑光灯”及其他单色灯的光致发光广泛地用于印刷、复制、医疗、植物生长、诱虫及装饰等技术中。
上转换材料则可将红外光转换为可见光,可用于探测红外线,例如红外激光的光场等。
光致发光可以提供有关材料的结构、成分及环境原子排列的信息,是一种非破坏性的、灵敏度高的分析方法。
激光的应用更使这类分析方法深入到微区、选择激发及瞬态过程的领域,使它又进一步成为重要的研究手段,应用到物理学、材料科学、化学及分子生物学等领域,逐步出现新的边缘学科。
电致发光[1]
(英文electroluminescent),又可称电场发光,简称EL,是通过加在两电极的电压产生电场,被电场激发的电子碰击发光中心,而引致电子解级的跃进、变化、复合导致发光的一种物理现象。
电致发光物料的例子包括掺杂了铜和银的硫化锌和蓝色钻石。
目前电致发光的研究方向主要为有机材料的应用。
电致发光板是以电致发光原理工作的。
电致发光板是一种发光器件,简称冷光片、EL灯、EL发光片或EL冷光片,它由背面电极层、绝缘层、发光层、透明电极层和表面保护膜组成,利用发光材料在电场作用下产生光的特性,将电能转换为光能。