稀土元素在光致发光材料中的应用

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1、稀土元素在光致发光材料中的应用学年论文班级学号200872010230摘要由于稀土元素独特的电子层结构，纳米稀土化合物表现出许多优异的光、电、磁功能，尤其是稀土元素具有一般元素所无法比拟的光谱性质，有关纳米稀土发光材料的研究已引起广泛的关注和兴趣。由于很多稀土离子具有丰富的能级和它们的4f电子跃迁特性，使稀土成为一个巨大的发光宝库，为高新技术提供了很多性能优越的发光材料。稀土离子的发光具有许多极其优异的性能,使得稀土元素的发光研究具有重要的理论意义和应用价值我国是稀土资源大国,在世界已探明的稀土储量为6200万吨(以稀土氧化物计)中

2、,其中中国稀土资源工业储量为4800万吨,占世界已探明资源的80%,“稀土”并不稀少.然而在过去的几十年里,我国长期处于廉价出口国的地位.因此了解我稀土资源的发光特性以及开发和利用情况,并把它充分利用,无疑有着十分重要的意义。本文就稀土的光致发光原理，以及应用和研究前景做了简明的概述。关键字：稀土元素光致发光目录1.发光的原理…………………………………………………………….11.1发光的定义………………………………………………………….21.2光致发光…………………………………………………………….31.3发光过程………………………

3、……………………………………42.稀土发光材料………………………………………………………….52.1稀土发光材料……………………………………………………….62.2稀土发光材料的优点……………………………………………….72.3影响稀土离子发光的主要因素…………………………………….73.稀土发光材料的应用………………………………………………….83.1稀土光致发光材料………………………………………………….83.2稀土光致发光材料的应用………………………………………....93.2.1紧凑型荧光灯用稀土三基色荧光粉……………………

4、….....93.2.2高压汞灯用稀土荧光粉………………………………………103.2.3稀土金属卤化物灯发光材料…………………………………103.2.4长余辉发光材料………………………………………………114.总结……………………………………………………………….......11参考文献………………………………………………………………..121.发光的原理1.1发光的定义当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收外界能量，处于激发状态，只要该物质不会因此而发生化学变化，它在跃迁回到基态的过程中,吸收的能量会通过光或热的

5、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，就称这种现象为发光。要区别某一材料是否发光并没有明显的界线，一般条件下不发光的材料在非常强的激发下也可以有微弱的发光，有的材料需要将纯度提高，发光才能变好;有的材料纯度高也不够，要掺进一些“杂质”才能有更好的发光。就无机固体发光材料而言，有纯材料和掺杂材料发光两种。纯发光材料是指那些基质本身就可发光的材料，这类材料的数目不是很多;而最常见的是掺杂的发光材料，如稀土发光材料，这类材料基质本身并不发光，需要掺杂某些“杂质”，这些“杂质”在基质晶格中形成发光中心从而使材

6、料具有发光性能。对于各种发光现象，按被激发的方式的不同可以分成以下几类:光致发光、电致发光、X射线及高能粒子发光、阴极射线发光、生物发光和化学发光等。1.2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称为光致发光。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。光致发光主要分为两种类型:本征发光和非本征发光。本征发光包括带一带跃迁发光、激子发光和交叉发光三种类型;非本征发光可分为局域和非局域型(取决于基质晶格受激的电子和空穴是否参与发光过程，或发光激发和发射过程是否被限制于局域中。）1.3发光过程

7、图1-1为固体发光的物理过程示意图，其中M表示基质晶格，在M中掺杂两种离子A和S，并假设基质晶格M的吸收不产生辐射。基质晶格M吸收激发能，传递给掺杂离子，使其上升到激发态，它返回基态时可能有3种途径:1、以热的形式把激发能量释放给晶格，成为“无辐射驰豫”，也叫荧光碎灭;2、以辐射形式释放激发能量，称为“发光”;3、S将激发能传递给A，即S吸收的全部或部分能量由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通常称为A的敏化剂。激活剂吸收能量后，激发态的寿命极短，一般大约10一85就会自动地回到基态而放出光子，这种发光

8、现象称为荧光。撤去激发源后，荧光立即停止。如果被激发的物质在切断激发源后仍能继续发光，这种现象称为磷光。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一说的长余辉发光。晶体的发光性能由构成它的化合物的组成和晶体结构所决定，而