稀土发光材料基本原理ppt课件.ppt

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1、光致发光材料用紫外光、可见光或红外激发发光材料而产生的发光现象称为光致发光。一、灯用稀土发光材料二、长余辉发光材料三、上转换发光材料稀土光致发光材料余辉材料的分类：衰减的性质由电子和空穴陷阱的能量分布决定，主要和基质、激活剂、共激活剂的化学性质以及发光材料的灼烧温度和持续时间有关。3长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料，蓄光材料。它是一类吸收太阳光或人工光源所产生的光的能量后，将部分能量储存起来，然后缓慢地把储存的能量以可见光的形式释放出来，在光源撤除后仍然可以长时间发出可见光的物质。长余辉发光材料长余辉材料具有利用日光或灯光储光，夜晚或在黑暗处发光的特点，是一

2、种储能、节能的发光材料。长余辉材料不消耗电能，但能把吸收的天然光等储存起来，在较暗的环境中呈现出明亮可辨的可见光，具有照明功能，可起到指示照明和装饰照明的作用，是一种“绿色”光源材料。尤其是稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料的余辉时间可达12h以上，具有白昼蓄光、夜间发射的长期循环蓄光、发光的特点，有着广泛的应用前景。长余辉材料是研究和应用最早的发光材料，有关它的研究已有140多年的历史。常用的传统长余辉材料主要是硫化锌和硫化钙荧光体。最近一些年来，稀土激活的铝酸盐和硫化物成为长余辉材料的主体，代表了长余辉材料研究开发的发展趋势。1.传统的硫化物长余辉材料1866年Sid

3、ot首先制备出了黄绿色光的ZnS:Cu长余辉发光材料。长期以来，硫化物系列长余辉材料的研究最多，应用也最为广泛。传统的长余辉材料主要是碱土金属硫化物（如CaS:Bi、CaSrS:Bi等）和过渡元素硫化物（如ZnCdS:Cu、ZnS：Cu等）。以硫化物为基质的长余辉材料覆盖了从蓝光到红光的整个可见光范围，却一直未能广泛应用。缺点：化学稳定性差；余辉时间短，只有十几分钟；添加放射性同位素Co、Pm等可以使余辉延长到几小时，会给人体及环境带来危害。稀土掺杂的硫化物长余辉发光材料开辟了崭新的天地，主要是以稀土（主要是Eu2+）作为激活剂，或添加Dy3+、Er3+等稀土离子或C

4、u2+等非稀土离子作为助激活剂。ZnS:Eu2+、CaBaS:Cu+,Eu2+、CaSrS:Eu2+、CaSrS:Eu2+，Dy3+、CaSrS:Eu2+，Dy3+,Er3+、MgSrS:Eu2+等。2.稀土激活的硫化物长余辉材料稀土硫化物长余辉发光材料的优点是体色鲜艳，弱光下吸收光速度快，且发光颜色多样，可覆盖从蓝色到红色的发光区域；它们的亮度和余辉时间为传统硫化物材料的几倍。缺点：化学性质不稳定，较稀土铝酸盐有发光亮度低，余辉时间短等缺点，限制了其使用范围。3.稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料这是近年来研究最多和应用最广的又一类长余辉发光材料。与硫化物长余辉相比：优

5、点：发光效率高、余辉时间长（超过2000min）、化学性能稳定、无放射性污染缺点：发光颜色单调、发射光谱集中在440-520nm，遇水不稳定。目前，研究主要集中在稀土离子激活的CaO-Al2O3体系和SrO-Al2O3体系。激活剂为Eu2O3、Dy2O3、Nd2O3等稀土氧化物，助溶剂为B2O3。黄绿光SrAl2O4：（Eu2+，Dy3+）蓝绿光Sr4Al14O25：（Eu2+，Dy3+）蓝紫光CaAl2O4：（Eu2+，Nd3+）稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料，是指以碱土金属（主要是Sr、Ca）铝酸盐为基质，Eu2+为激活剂，Dy3+和Nd3+等中重稀土离子为辅助激

6、活剂的发光材料，主要有SrAl2O4:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+,Dy3+和Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+，另外，CaAl2O4:Eu2+,Nd3+也是较好的长余辉材料。它们发射从蓝色到绿色的光，峰值分布在440~520nm范围，发光亮度高，余辉时间长。22长余辉材料的组成发光颜色发射波长/nm余辉强度/mcd·m-2余辉时间/min10min后60min后CaAl2O4:Eu2+,Nd3+青紫440206＞1000SrAl2O4:Eu2+黄绿520306＞2000SrAl2O4:Eu2+,Dy3+黄绿52040060＞2000Sr4Al14O25:

7、Eu2+,Dy3+蓝绿49035050＞2000SrAl4O7:Eu2+,Dy3+蓝绿480----约80SrAl12O19:Eu2+,Dy3+蓝紫400----约140BaAl2O4:Eu2+,Dy3+蓝绿496----约120ZnS:Cu黄绿530452约200ZnS:Cu,Co黄绿530405约500几种铝酸盐长余辉材料的发光性能23Matsuzawa认为SrAl2O4:Eu2+当中不掺杂Dy3+时，Eu2+在光照的作用下发生4f→5d跃迁，光电导测量表明，在4f基态产生的空穴通过热激发释放到价带。与此同时，假设Eu2+转变为Eu1+。光照停止