发光材料光发射

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1、第三章光发射提纲：3.1引言3.2发光中心发射的一般讨论3.3一些典型的发光中心3.3.1碱卤化合物的激子发光3.3.2稀土离子发光（线谱发射）3.3.3稀土离子发光（带谱发射）3.3.4过渡金属离子3.3.5d0基团离子3.3.6d10离子3.3.7s2离子3.3.8U6+离子3.3.9半导体发光3.3.10交叉发光3.4余辉发射3.5热释光3.6受激发射3.1引言吸收的能量通过三种方式释放光发射光吸收无辐射跃迁能量传递3.2发光中心发射的一般讨论驰豫驰豫几率：1013s-1发射几率：108s-1斯托克斯位移：激发谱与发射谱峰值能量差，与△R成正

2、比吸发收射激发谱发射谱Bi3+离子在LaOCl中的位型坐标图激发谱和发射谱黄昆因子¾黄昆因子S（Huang-Rhyscouplingconstant）假设激发态与基态有相同的抛物线形状总驰豫能=斯托克斯位移=2Shγ声子能量为hγ,两个振动能级差，S是整数。S<1弱耦合15强耦合¾S反映了电子-晶格耦合程度¾晶体中有多种晶格振动模式，但在光学跃迁中起主要作用的是能量最大的声子，因为它们需要更小的S值。三种耦合强度发射谱比较a.GdAl3BO中的Gd3+发射，412紫外，零声子线S≈0b.UO2+发射，绿光，S≈22c.F心发

3、射，红外，S>5激发态寿命和发光衰减时间激发态占据数的减少只有基态和激发态的双能级系统dNe=−NPeegdtN代表激发后处于激发态的发光离子数；et代表时间；P代表自发发射几率。eg积分后,有−t/τRN(t)=N(0)eee其中τ=1/P，代表辐射衰减时间Reg一个衰减时间后，激发态的占据数降低到1(37%)eEu2+在SrBO中的发光衰减时间473.3一些典型的发光中心3.3.1碱卤化合物的激子发光自陷激子的形成：1.两个Cl-俘获一个空穴，形成自陷空穴V心V心是由Cl-准分子构成；KK22.V心再俘获一个电子，此电子围绕VKK心旋转，形成束

4、缚形式的电子-空穴对V·e。叫做自陷激子。K自陷激子的驰豫与发光：1.Cl-准分子进入一个Cl-离子格位，形成2H心，电子进入Cl-离子空位，形成F心；最终形成F·H对。此过程释放能量。2.F·H对的电子和空穴复合，产生发光。衰减时间：10-6s。比通常的允许跃迁时间(10-7-10-8s)长。原因：电子和空穴取向平行时形成部分自旋三重态成分，导致了部分禁戒跃迁，延长了激发态的寿命。3.3.2稀土离子发光（线谱发射）稀土离子线谱发射特点：1.除了Ce和Lu以外的三价稀土离子，都具有线谱发射。2.4f电子受到外界屏蔽，受晶场影响很小，△R=0，所以都

5、是锐线谱。3.宇称禁戒跃迁，激发态寿命较长毫秒量级。4.受5s2,5p6电子屏蔽作用，f电子组态晶场劈裂宽度（约几百cm-1)远小于d电子组态晶场劈裂宽度（几万cm-1)三价镧系离子4fn电子组态能级图(a)Gd3+(4f7)50000Gd3+发光谱线的特点：640000D6I82/71.4f半满壳层，基态为S63/27/2P5/2300007/2-12.最低激发态位于32000cm-1之cm20000上，发射都在紫外区。100003.8S没有晶场劈裂，最低激发7/26808S态到基态的跃迁P→S的发7/27/27/23+射在低温下是单线。Gd能级

6、图声子参与（1350cm-1）GdAlBO中的Gd3+发射3412X射线激发下LaF3:Gd发光四条线属于1.6P→8S；2.6I→8S；3.6D→8S6P→8S7/27/24.6G→8S;5.LaF中的自陷激子3三条线属于Gd3+发射有时也有多条谱线：6P→8S5/27/21.声子参与的发射；2.激发态的能级劈裂；3.高能激发下，更高激发态的发射。LuTaO:Gd3+中Gd3+的发光4(b)Eu3+(4f6)Eu3+的发射特点：50000¾最强发射5D→7F发射波长位于红0J40000光区，是重要的红色发光材料。较弱发射5D→7F有时也可能被1,

7、2,3J30000观察到。-15¾5D→7F发射属于电偶极跃迁。D023cm2000021）反演对称中心，则电偶极跃迁宇10称禁戒。2）非反演对称中心，则宇称选择定100007F则被部分打破，有较强的发射。65574¾D→F发射属于磁偶极跃迁。30120103+Eu能级图1）Na(Lu，Eu)O，2Eu占据反演对称中心，电偶极跃迁较弱，磁偶极跃迁较强。2）Na(Gd，Eu)O，2Eu占据非反演对称中心，电偶极跃迁较强，磁偶极跃迁较弱。(c)Tb3+(4f8)5000040000300005D-135cm20000D4GdTaO:Tb3+中Tb3+的

8、发射谱1000047F013+2Tb发射的特点：345061）5D→7F发射，绿光，较强4J3+2）5D→7F发射，蓝光，