发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展

《发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中级物理化学实验发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展罗志勇20042401143摘要：发光材料种类繁多，自然界中很多物质都具有不同程度的发光现象。本文通过按照不同的发光机理，将现在常见的发光物质进行分类，并介绍他们的发展与研究进展。关键词：发光材料发光机理进展1.前言物质的发光可由多种外界作用引起，如电磁辐射作用、电场或电流的作用、化学反应、生物过程等等。根据不同的发光原因，可以将发光材料分为光致发光材料、电致发光材料、化学发光材料等等。发光材料涉及了无机和有机功能材料和固、液、气三种聚集状态，所以又可以将发光材料分为无机固体

2、发光材料和有机发光材料等等。现在人们研究得比较深入的有有机电致发光材料、有机光致发光材料、有机偏振发光材料、稀土高分子发光材料、无机电致发光材料、纳米稀土发光材料等等。不同的发光材料可以应用于各种光源、显示器等现代显示技术之中。2.发光材料的发光机理2.1光致发光材料发光机理光致发光材料是指在一定波长的光照射，材料分子中基态电子(主要是π电子和f、d电子)被激发到高能态，电子从高能态回到激发态时，多余的能量以光的形式散发出来，达到发光的目的。这种发光材料称为荧光材料，大部分的稀土发光材料均以这种方式发光，原因是稀土元素基本都具有f电子

3、，并且f电子的跃迁方式多样，因此稀土元素是一个丰富的发光材料宝库。2.2电致发光材料发光机理电致发光是在直流或交流电场的作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象，也称场致发光。电致发光的机理有本征式和注入式两种。本征式场致发光是用交变电场激励物质，使产生正空穴和电子。当电场反向时，那些因碰撞离化而被激发的电子，又与空穴复合而发光。注入式场致发光是指n-型半导体和p-型半导体接触时，在界面上形成p-n结。由于电子和空穴的扩散作用，在p-n结接触面的两侧形成空间电荷区，形成一个势垒，阻碍电子和空穴的扩散。n区电子要到达p区，必须越过势

4、垒；反之亦然。当对p-n结施加电压时会使势垒降低。这样能量较大的电子和空穴分别进入p区和n区，分别同p区的空穴和n区的电子复合。同时以光的形式辐射出多余的能量。2.3化学发光材料发光机理第5页共5页中级物理化学实验化学发光是指把化学反应释放的能量直接转变成光。也就是通过化学反应释放的能量使物质达到激发态后，进而再通过辐射失活回到基态并同时发光。化学发光的量子效率较低，通常不超过20%。常见的化学发光物质就是含有邻二氧杂环丁烷、邻二氧杂环丁酮或其他过氧桥环结构的化合物。2.4等离子体发光材料发光机理等离子体是含有足够数量的带电粒子，有较

5、大的电导率，其运动主要受电磁力支配的物质状态。当气体的电子得到足够的能量之后，可完全脱离原子，产生的高速电子又会撞击中性粒子使之电离。相反的过程则是两种带电粒子的复合，在复合过程中以光的形式释放能量。等离子体发光材料主要是稀有气体，基本是以氖气为基质，另外掺一些其他气体如氦和氩。3发光材料的应用与研究进展3.1稀土发光材料发光材料中的基质或者激活剂是稀土元素，一般都统称为稀土发光材料或者稀土荧光材料。在人们开发的各种发光材料中，稀土发光材料发挥着重要的作用，现在已经开发出了稀土长余晖发光材料、稀土纳米发光材料、稀土高分子发光材料、稀土

6、激活发光材料等等。3.1.1稀土长余晖发光材料稀土长余晖发光材料主要有稀土硫化物发光材料、稀土铝酸盐发光材料、稀土长余晖发光玻璃和稀土长余晖发光涂料等等。稀土硫化物发光材料主要集中在以碱土金属硫化物为基质，Eu3+为主要激活剂，添加Dy3+、Er3+等为辅助激活剂。这种体系的最大优点是体色鲜艳，弱光下吸光速度快，可覆盖从蓝色到红色的发光区域。稀土硫氧化物长余晖发光材料是另一类稀土硫化物长余晖发光材料。该发光材料以稀土代替碱金属，余晖有很大的提高。例如Y2O2S:Eu中掺杂Mg、Ti等获得了余晖时间达5h的红色稀土长余晖发光材料。稀土硫

7、化物体系的应用还存在着许多缺点，例如体系稳定性差，在空气中易于水反应放出H2S气体；发光强度低；余晖时间较短等等。3.1.2稀土纳米发光材料稀土纳米发光材料是指颗粒尺寸在1-100nm的发光材料，它包括纯的和掺杂离子的纳米半导体复合发光材料和具有分立发光中心的掺杂稀土或过渡金属离子的纳米发光材料。稀土纳米发光粒子的研究重点是表面界面效应和小尺寸效应对光谱结构及其性质的影响，因为与体相材料相比，稀土纳米发光材料出现了一些新现象，如电荷迁移带红移、发射峰谱线宽化、猝灭浓度升高、荧光寿命和量子效率改变等等。第5页共5页中级物理化学实验3.1

8、.3稀土高分子发光材料稀土高分子泛指稀土金属掺杂或键合于高分子中的聚合物。。高分子材料本身具有稳定性好及来源广、成型加工容易等特点，而将稀土元素引入到高分子基质中制成稀土高分子发光材料，其应用前景将十分广阔。稀土高分子发