稀土发光材料ppt

1稀土发光材料光电133班金闯201315130721.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。3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。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。4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。5⑴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。6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。7⑵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。8这时，基质晶格M吸收激发能，传递给搀杂离子，使其上升到激发态，它返回基态时可能有以下三种途径：9①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”；10③S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。11⑶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。12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。13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。142.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。15⑴稀土元素基态原子的电于层构型Sc（钪）ls22s22p63s23p63d14s2Y（钇）ls22s22p63s23p63d104s24p64d15s2Ln（La----Lu）（镧系元素）ls22s22p63s23p63d104s24p64d104f0~145s25p65d0~16s216⑵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。17⑶稀土离子的发光特点+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；18③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。19⑷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离子称为激活剂。20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+。21可以作为激活剂的稀土离子主要是Gd3+钆（gá）两侧的Sm3+、Eu3+、Eu2+、Tb3+、Dy3+。其中应用最多的是Eu3+（铕）和Tb3+（铽）。22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。23②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)。24