光致发光

物体依赖外界光源进行照射,从而获得能量,产生激发导致发光的现象,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。

光致发光基本信息

中文名称 光致发光 外文名称 photoluminescence
出处 物理 应用 日光灯

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。

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光致发光常见问题

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光致发光文献

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光致发光PVC膜的制备及研究 光致发光PVC膜的制备及研究

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将稀土铕的氯化物与邻菲罗啉(Phen)、乙酰水杨酸(aspirin)合成的光致发光稀土铕的配合物,掺杂到PVC的四氢呋喃(THF)溶液中,利用流延法制得一系列表观无色透明的光致发光PVC膜。用红外光谱、透射电镜、紫外光谱、荧光光谱及热分析对一系列光致发光PVC膜进行了表征和性能测试。实验结果表明:当稀土铕配合物在PVC膜中的含量超过25%时,该配合物在PVC膜中会产生局部聚集,从而引起光致发光PVC膜的表观透明性下降;光致发光PVC膜的紫外吸收和荧光强度随着稀土铕配合物含量的增加而增强;稀土铕配合物对PVC膜的热性能有很好的改善作用。用本实验方法制备的荧光PVC膜,稀土配合物在PVC中分散均匀,粒径均一,膜的透明性好。

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无机光致发光材料,以无机材料作为发光基质的材料。包括氧化物荧光粉、卤化物荧光粉、硅酸盐荧光粉、磷酸盐荧光粉、卤磷酸盐荧光粉、铝酸盐荧光粉、硼酸盐荧光粉、钨酸盐荧光粉、钒酸盐荧光粉、氮化物荧光粉等。

长余辉发光材料是在自然光或人造光源照射下能够存储外界光辐照的能量,然后在某一温度下(指室温),缓慢地以可见光的形式释放,是一种存储能量的光致发光材料。长余辉发光材料称做蓄光材料或夜光材料。长余辉发光材料在弱光显示、照明、特殊环境(交通、航天、航海、印染、纺织、艺术品等)等方面有重要的应用。

稀土离子掺杂的碱土铝(硅)酸盐长余辉材料已进入实用阶段。市场上可见的产品除了初级的荧光粉外,主要有夜光标牌、夜光油漆、夜光塑料、夜光胶带、夜光陶瓷、夜光纤维等,主要用于暗环境下的弱光指示照明和工艺美术品等。长余辉材料的形态已从粉末扩展至玻璃、单晶、薄膜和玻璃陶瓷;对长余辉材料应用的要求也从弱光照明、指示等扩展到信息存储、高能射线探测等领域。长余辉发光材料属于电子俘获材料,其发光现象是由材料中的陷阱能级所致。由于能级结构的复杂性以及受测试分析手段所限,长余辉材料的发光机理还没有十分清晰、统一的理论模型。比较典型的理论模型有空穴模型、电子陷阱模型和位型坐标模型等三种,其中位型坐标模型是得到较多认可的。

无机光致发光材料及应用编辑推荐

作者结合自己多年的科研成果,查阅大量国内外相关领域的研究性文献和书籍,编著成本书。本书以晶体结构为基础,结合发光材料的基本概念和测试方法、发光机理和发光过程,重点描述了光致发光材料在新型照明器件和等离子体平板显示器上的应用,并对长余辉蓄能发光材料和上转换发光材料进行了详细描述,对新型的发光材料合成工艺也进行了归纳和总结。全书共分9章,第1章系统归纳了典型的晶体结构和稀土离子能级的基础知识;第2章较全面地概括了发光材料的基本概念,并对典型表征手段进行了系统介绍;第3章概述了光致发光过程和影响发光性能的重要因素;第4章简述了光致发光的基本机理;第5章介绍了无机发光材料的新型合成方法;第6章归纳了新型照明器件的基本结构特性和发展状况;第7章从结构、驱动方法、材料组成和制备工艺等方面全面总结了发光材料在等离子体显示器件中的应用;第8章和第9章分别叙述了长余辉和上转换发光材料的基本材料组成、性能和应用领域。

无机光致发光材料及应用内容简介

本书在阐明光致发光材料的基础理论、基本概念、发光过程和发光机理的基础上,系统地阐述了无机发光材料各种制备方法的基本原理和制备工艺;全面介绍了各类新型照明器材的结构,性能和制造工艺;重点叙述了PDP的工作原理、结构特征和制造工艺,并对长余辉发光材料、上转换发光材料及其应用进行了较全面的阐述。

本书融无机光致发光材料的结构、制备工艺和性能及应用于一体,既有一定理论性,又密切结合发光材料与器件的生产实践。本书可作为大专院校“材料科学与工程”专业教材或教学参考书,也可供从事发光材料与器件研发生产的工程技术人员和科研人员参考。

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