稀土发光材料的发光机理及其应用_谢国亚.pdf

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1、第３４卷第１期压电与声光Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．１２０１２年０２月ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＳ＆ＡＣＯＵＳＴＯＯＰＴＩＣＳＦｅｂ．２０１２文章编号：１００４－２４７４（２０１２）０１－０１１０－０４稀土发光材料的发光机理及其应用谢国亚１，张友２（１．重庆邮电大学移通学院，重庆４０１５２０；２．重庆邮电大学数理学院，重庆４０００６５）摘要：稀土是我国的重要战略资源，稀土发光材料在一些方面已得到普遍应用并在新能源和生物医学等方面具有重要的应用前景。该文给出了稀土离子发光材料的基本原理，介绍了含稀土离子发光材料在节能

2、灯、白光半导体发光二极管显示（ＬＥＤ）用荧光粉、等离子显示（ＰＤＰ）用荧光粉等领域的应用，对在上转换发光、生物荧光标记和下转换提升太阳能效率等方面的应用前景进行了总结和展望。关键词：稀土离子；发光材料；半导体发光二极管；平板显示；太阳能电池；生物荧光标记中图分类号：ＴＭ９１４．４；Ｏ４１文献标识码：ＡＴｈｅＰｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＲａｒｅ－ＥａｒｔｈＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＭａｔｅｒｉａｌａｎｄｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ１，ＺＨＡＮＧＹｏｕ２ＸＩＥＧｕｏｙａ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏ

3、ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１５２０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＲａｒｅｅａｒｔｈｓａｒｅｔｈｅｍｏｓｔｃｒｉｔｉｃａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｗｉｔｈｇｒｅａｔｒｅｓｅｒｖｅｉｎＣｈｉｎａ

4、．Ｒａｒｅ－ｅａｒｔｈ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｌｕｍｉｎｅｓ－ｃｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｆｏｕｎｄｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎａｆｅｗａｓｐｅｃｔｓ，ａｎｄｈａｖｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｏｆｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｅｎｅｒｇｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｃｉｅｎｃｅ．ＴｈｅＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒａｒｅ－ｅａｒｔｈｌｕｍｉｎｅｓ－ｃｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｇｉｖｅｎ，ｔｈｅａｐｐ

5、ｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇｌａｍｐ，ｗｈｉｔｅＬＥＤａｎｄＰＤＰｄｉｓｐｌａｙｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｓｕｍｍａ－ｒｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅｏｎｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｎｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，ｂｉｏｌａｂｅｌａｎｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｉｓａｌｓｏｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｒｅ－ｅａｒｔｈｉｏｎｓ；ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌ；ＬＥＤ；ｐｌａｓｍａｐａｎｅｌｄｉｓｐｌａｙ；ｓｏｌａｒ

6、ｃｅｌｌ；ｂｉｏｌｅｂｅｌ０引言级；物理和化学性质稳定，耐高温，可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用等。目前稀土材化学元素周期表中镧系元素———镧（Ｌａ）、铈料已广泛用于照明、显示、信息、显像、医学放射学图（Ｃｅ）、镨（Ｐｒ）、钕（Ｎｄ）、钷（Ｐｍ）、钐（Ｓｍ）、铕（Ｅｕ）、像和辐射场的探测等领域，并形成很大的工业生产钆（Ｇｄ）、铽（Ｔｂ）、镝（Ｄｙ）、钬（Ｈｏ）、铒（Ｅｒ）、铥和消费市场规模；同时也正在向着其他新型技术领（Ｔｍ）、镱（Ｙｂ）、镥（Ｌｕ），以及与镧系的１５个元素密域扩展，成为人类生

7、活中不可缺少的重要组成部分。切相关的两个元素———钪（Ｓｃ）和钇（Ｙ）共１７种元本文将介绍掺稀土离子发光材料的发光机理、节能素称为稀土元素。稀土化合物包含至少一种稀土元灯、白光ＬＥＤ用荧光粉、ＰＤＰ显示用荧光粉，以及素的化合物。它是一种重要的战略资源，特别是高对在上转换发光、生物荧光标记和下转换提升太阳新技术工业的重要原料，如军事装备方面一些精确能效率等方面的应用前景进行总结和展望。打击武器、一些汽车零部件和高科技产品，都依赖用稀土金属制造的组件。据了解，中国是唯一能有效１掺稀土离子发光材料的发光机理提供

8、全部１７种稀土金属的国家，且储量远远超过世在外界作用下，物质吸收光能或电能，从而跃迁［１－３］界其他国家的总和，是名副其实的“稀土大国”。到激发态。根据量子力学的基本原理，任何激发态由于稀土元素的离子具有特别的电子层结构和都是不稳定的，物质最终总是要回到能量更低的状丰富的能级数量，使它成为了一个巨大的发光材料态（基态）。在这个过程中，物质具有比基态能量多宝库。在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发出的能量的全部或一部分，如果以