发光材料与显示技术（梁玉军）稀土发光材料

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1、稀土在光学材料中的应用隹佳明(中国地质大学材料与化学学院，033112班，湖北武汉430074)摘要稀土是我国的重要战略资源，稀土发光材料在一些反方而己得到普遍应用并在新能源和生物陕学等方面具有重要应用前景。本文给出了稀土离子发光的基本原理，重点介绍稀七发光材料的特点、增强机理和应用，并全面分析了稀土发光材料研究及产业发展状况。最后，展望了我国稀土发光材料的发展趋势。关键词稀土发光材料机理增强发光应用发展ApplicationofRareEarthsinOpticalMaterialsJiamengCui

2、(FacultyofMaterialScienceandChemistry,ChinaUniversityofGeosciences,033112,Wuhan430074,China)Abstract:RareearthsarethemostcriticalresourceswithgreatreserveinChina.Rare-earth-containingluminescentmaterialshavefoundwideapplicationsinafewaspects,andhaveimport

3、antpotentialapplicationsintheaspectofexploitationofnewenergyresourcesandbiomedicalscience・TheLuminescentMechanismofrare-earthluminescentmaterialsisgiven.The1luminousfeaturesandapplicationofrare-earlhluminescentmaterialswereintraduced.Atlast,thedevelopment

4、futureofrare-earthluminescentmateialswasprospected.Keywords:Rareearthluminescentmaterials,developmentMechanism,Enhancedluminescence,Application,0引言稀土(RE)常被冠以“工业味精”的美誉，也是重要的战略资源。具有优异的性能,在某些发光领域甚至具有不可替代的作用，故稀土发光材料正在逐渐取代部分非稀土发光材料。目前，彩色阴极射线管用红粉、三基色荧光灯用蓝粉、绿粉和红

5、粉，等离子显示屏用红粉、蓝粉，投影电视用绿粉与红粉，以及近儿年问世的发光二极管照明的黄粉和三基色粉，全是稀土荧光粉。稀土发光材料已成为信息显示和高效照明器具的关键基础材料之一。我国稀土资源蕴藏量丰富，尤其是南方离子型稀土资源为我国稀土发光材料的发展提供了重要原料保障。但多年来，我国虽是稀土资源大国，但不是稀土强国。国家领导人非常重视我国稀土的开发利用工作,明确提出要把我国的稀土资源优势转化为经济优势。稀土发光材料作为高新材料的一部分，为某些高纯稀土氧化物提供了一个巨大市场，而且其本身具有较高附加值,尤其是

6、辐射价值更是不可估量，故发展稀土发光材料是把我国稀土资源优势向经济优势转化的具体体现。⑴1稀土离子的电子结构特点稀土元素是指鋼系元素加上同属IIIB族的铳Se和铠Y,共17种元素。稀土离子在固体中一般呈现三价，鋼系元素中的某些元素还有二价和四价。4f电子轨道全空、半充满和全充满电子的离子为稳定态，可做发光材料的基质，女DLa3+,Gd*和Lu"是非常好的基质材料。La和Gd右侧的三价离子(CesPi»和Tb”)的4f轨道中比稳定态多一或两个电子，为趋于稳定态，他们易失去一个电子而被氧化为+4价；在Gd和

7、Lu左侧的Sm3+,Eu”和Yb”比稳定态少一或两个电子，为趋稳定态，他们易被还原为+2价2稀土离子的发光特性从稀土原子的电子构型中可以看出，当稀土元素参加化学反应时，首先，稀土元素提供两个6s电子轨道和一个f电子轨道杂化成三个等能量状态的杂化轨道6«4宀杂化的结果是使这三个电子的能量趙于一致，因此其能级位置随着降到6s与4吃间。这三个己杂化的等价轨道与阴离子相互作用形成最稳定的化学键一价带，能量状态处于最低,于是价带的位置可能处于5s5p能量带之上或处于5s5p之下，甚至跌落在俏总带之中，就天生造就了稀

8、土离子的许多特殊荧光现象。稀土离子具有未充满的4f电子壳层，因此具有丰富的能级，其电子构型为4f5s25p6（0