科研-稀土發(fā)光材料

1稀土發(fā)光材料

組員：許宇夢毛小青吳葉倩任珺哲2一.固體的發(fā)光

某一固體化合物受到光子、帶電粒子、電場或電離輻射的激發(fā)，會發(fā)生能量的吸收、存儲、傳遞和轉(zhuǎn)換過程。如果激發(fā)能量轉(zhuǎn)換為可見光區(qū)的電磁輻射，這個物理過程稱為固體的發(fā)光。34

發(fā)光材料由基質(zhì)和激活劑組成，在一些材料中，還攙入其它雜質(zhì)離子來改善發(fā)光性能。

基質(zhì)：作為材料主體的化合物；

激活劑：作為發(fā)光中心的少量攙雜離子。5

發(fā)光是一種宏觀現(xiàn)象，但它和晶體內(nèi)部的缺陷結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)、能量傳遞、載流子遷移等微觀性質(zhì)和過程密切相關(guān)。6二.固體發(fā)光與晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)

晶體中的能帶有價帶、導(dǎo)帶、禁帶。但是，在實際晶體中，可能存在雜質(zhì)原子或晶格缺陷，局部地破壞了晶體內(nèi)部的規(guī)則排列，從而產(chǎn)生一些特殊的能級，稱為缺陷能級。7作為發(fā)光材料的晶體，往往有目的地攙雜其它雜質(zhì)離子以構(gòu)成缺陷能級，它們對晶體的發(fā)光起著關(guān)鍵作用。8發(fā)光是去激發(fā)的一種方式。晶體中電子的被激發(fā)和去激發(fā)互為逆過程。

被激發(fā)和去激發(fā)可能在價帶、導(dǎo)帶和缺陷能級中任意兩個之間進(jìn)行。9

被激發(fā)和去激發(fā)發(fā)生的過程如下：①價帶與導(dǎo)帶之間；②價帶與缺陷能級之間；③缺陷能級與導(dǎo)帶之間；

④兩個不同能量的缺陷能級之間。10電子在去激發(fā)躍遷過程中，將所吸收的能量釋放出來，轉(zhuǎn)換成光輻射。

輻射的光能取決于電子躍遷前后所在能帶(或能級)之間的能量差值。11在去激發(fā)躍遷過程中，電子也可能將一部分能量轉(zhuǎn)移給其它原子，這時電子輻射的光能小于躍遷前后電子所在能帶(或能級)的能量差。12三.發(fā)光過程固體發(fā)光的物理過程示意圖如下：其中，M表示基質(zhì)晶格；A和S為攙雜離子；并假設(shè)基質(zhì)晶格M的吸收不產(chǎn)生輻射。13這時，基質(zhì)晶格M吸收激發(fā)能，傳遞給攙雜離子，使其上升到激發(fā)態(tài)，它返回基態(tài)時可能有以下三種途徑：14四.稀土發(fā)光材料的分類①稀土離子作為激活劑在基質(zhì)中，作為發(fā)光中心而摻入的離子稱為激活劑。15可以作為激活劑的稀土離子主要是Gd3+兩側(cè)的Sm3+、Eu3+、Eu2+、Tb3+、Dy3+。其中應(yīng)用最多的是Eu3+和Tb3+。16Tb3+是常見的綠色發(fā)光材料的激活離子。另外，Pr3+、Nd3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Y3+可作為上轉(zhuǎn)換材料的激活劑或敏化劑。17五.燈用發(fā)光材料稀土發(fā)光材料的一大應(yīng)用領(lǐng)域便是電光源，燈用熒光粉的產(chǎn)量在所有熒光粉中占據(jù)首位。⑴電光源主要分為兩大類：①熱輻射發(fā)光光源；②氣體放電發(fā)光光源。18熱輻射發(fā)光光源19氣體放電發(fā)光光源20與熱輻射光源相比，氣體放電光源具有顯著的優(yōu)點，例如，不受燈絲熔點的限制；輻射光譜可以選擇；發(fā)光效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過熱輻射光源；壽命長，可達(dá)幾萬小時；而且在使用壽命期間光輸出的維持性能好。

21六.稀土發(fā)光材料在氣體放電光源領(lǐng)