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固体发光原理

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固体发光原理_第1页
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固体发光一、名词解释1、平衡辐射:是炽热物体的光辐射,又叫热辐射起因于物体的温度T,热平衡(准平衡),相应热辐射热辐射体的光谱只决定于辐射体的温度及其发射本领非平衡辐射:在某种外界作用激发下,物体偏离原来的热平衡态所产生的辐射发光是其一种2、发光:当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后,吸收了外界能量,其电子处于激发状态,物质只要不因此而发生化学变化,当外界激发停止以后,处于激发状态的电子总要跃迁回到基态在这个过程中,一部分多余能量通过光或热的形式释放出来这部分能量以光的电磁波形式发射出来,即称为发光现象上转换发光:吸收光子的能量小于发射光子的能量,材料吸收低能量长波辐射,发射短波辐3、发光效率:通常有三种表示法:射,材料的发射谱带位于其相应激发谱带的短波边,称上转换发光量子效率nq功率效率(能量效率)n光度效率(流明效率)nI功率效率(能量效率)nP:是指发射光的光功率Pf与被吸收的光功率Px(或激发时输入的电功率)之比Pf量子效率nq:是指发射的光子数Nf与激发时吸收的光子数(或电子数)Nx之比NfPx4、发光中心:由激发而产生的电子和空穴,不稳定,最终将会复合一般而言,电子和空穴总是通过某种特定的中心而实现复合的。

若复合后发射出光子,这种中心就是发光中心(可以是组成基质的离子、离子团或有意掺入的激活剂)猝灭中心:有些复合中心将电子和空穴复合的能量转变为热而不发射光子,这样的中心就叫做猝灭中心5、电致发光:用电场或电流产生的发光,最初译成场致发光6、余辉发光:是一种光致发光现象,是指激发光停止后物质仍能持续发光的现象余辉时间:当激发光停止后,发光亮度(或强度)衰减到原来的e分之一,或10%时,所经历的时间7、热致释光:当温度升高时,发光又逐渐加强,这种现象称为加热发光或热致释光,有时简称热释光红外释光:有的甚至在室温衰减完后,加热到高温还有热释光峰如:SrS:Ce、Sm150C左右SrS:Eu、Sm370C这种材料存贮的激发能可通过红外线释放8Stokes定律:发光的光子能量小于激发光的光子能量发光谱带总是位于其相应激发谱带的长波边19、激活剂:对某种特定的化合物,(即发光材料基质)起激活作用,使原来不发光的或发光很弱的材料产生发光猝灭剂:损害发光性能,能使发光亮度降低的杂质,也叫毒化剂敏化剂:有助于激活剂所引起的发光,使发光亮度增加的杂质惰性杂质:对发光性能影响较小,对亮度和颜色不起直接作用的杂质。

二、简答:1、发光与反射,散射,等非平衡辐射的区别(判据)非平衡辐射有许多种,除了发光以外,还有反射、散射等光辐射的特征一般可用5个宏观光学参量描述:亮度、光谱、相干性、偏振度和辐射期间亮度:亮度高低不能区分各种类型的非平衡辐射;光谱改变及非相干性:不仅在发光中存在,在联合散射和康普顿-吴有训效应中也有而且,作为在特定条件下的发光,如激光(受激发射)及超辐射(特殊条件下的自发发射),具有相干性① 偏振度:在发光现象中并没有带普遍性的特点辐射期间:是判据发光有一个比较长的延续时间(Duration),这个延续时间有长有短,总之都比反射、散射的持续时间长很多2、发光与热辐射的区别:热辐射:温度在0K以上的任何物体都有热辐射,但温度不够高时辐射波长大多在红外区,人眼看不见物体的温度达到5000C以上时,辐射的可见部分就够强了,例如烧红了的铁,电灯泡中的灯丝等等发光:叠加在热辐射之上的一种光发射发光材料能够发出明亮的光,而它的温度却比室温高不了多少因此发光有时也被称为冷光”3、激发光谱及含义:是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长(或频率)的变化横轴代表所用的激发光波长,纵轴代表发光的强弱。

内涵:激发光谱反映不同波长的光激发材料的效果表示对发光起作用的激发光的波长范围4、电致发光显示特点:器件结构中无电流通过,功率,消耗全部用于发光,响应时间可满足一般显示要求,可制成任意形状,尺寸很大的面光源泉或显示器件,使用寿命长,可超过1000H,器件薄且牢固,适用于使用空间受限制场合,发光层表面性状对发光性能影响较大5、余辉发光机理:激活剂离子在基质晶格中占据一定的晶格位置,由于激活离子价态或离子半径与所取代基质元素不同,致使晶格畸变,从而在整个晶格场中形成能级,激活剂离子彼此相距很远,这些能级不会扩大到整个晶体,只是局部起作用,是局域能级,同样,激活剂,敏化剂,共激活剂的引入也会在晶格场中产生局域能级,且深度适中,能使运动的电子起势阱作用,因此这类能级称为陷阱能级6、低温燃烧法制备发光材料过程中燃料用量对于产物粒径及发光性能的影响用量增多,有两个互为相反作用共同影响性能,即“燃料放气”和“燃料放热”特性,两相因素共同作用,互相竞争(1)对颗粒尺寸的影响:“燃料放气”特性:用量增多,气体量越多,反应物质被气流分散的程度越大,液滴分散得小,滴干燥后剩下的非挥发成分变小,产物颗粒尺寸变小。

燃料放热”特性:用量越多,所释放热量越多,温度越高,晶粒团聚生长快,产物颗粒尺寸也就更大2)对发光性的影响:“燃料放气”特性:燃料用量增多,气流更猛烈,晶粒发育所需的物质聚焦程度降低,产物表面缺陷增多,即晶粒发育不完善,因此产物的发光性能变差燃料放热”特性燃料用量增多,燃料释放热量增多,温度更高,晶粒发育完善7、色温和相关色温及各自适用情况:色温:光源的发光颜色与某温度黑体的发光颜色相同或接近时,或光源的发光光谱与某温度黑体发光光谱相同或相近时,这一黑体的温度就可定义为该光源的色温相关色温:当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时称为相关色温色温概念适合于描述热辐射光源的颜色特征,黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的,所以白炽灯的热辐射光源泉的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近,都是连续光谱,气体放电光源一般为非连续光谱,与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合,采用相关色温描述8、高温固相法助熔剂的作用:助熔剂:起帮助熔压和熔煤工作用的物质,使激活剂容量进入基质,并促进基质形成徽小晶体作用:因为在固相灼烧过程中,蒸发一凝聚,扩散和粘滞流动是的主要机制,膈溶剂的加入,可大大提高系统的高温粘滞流动性。

9、金属卤化物灯放电辐射特点:炮点燃后,放电开始进行,这时灯只发生暗淡的光,承受放电继续进行,所产生的热量使下班外壳温度逐渐升高,在管壁工作温度达1000K左右,金属卤化物迅速蒸发金属卤化物扩散电孤高温中心后,分解为金属离子和卤系离子,金属原子在放电过程中,受激面发射该金属的特征光子与引同时,由于在电孤中心的金属原子和卤系原子的浓度增高,它们又向管壁扩散,管壁区哉的温度低于放电中心,金属原子和卤系原子相遇又重新化合成卤化物10、在发光材料制备方面,溶胶凝胶法与高温固相法相比所具有的突出优越性:(1)降低烧结温度:既节省能源,又能避免由于高温烧结而从反应器外部引入有害杂质,反应从溶液开始,达分子水平均匀,且纳米徽粒尺寸大小,表面能高因此晶化温度比高温固相法低很多2)反应从熔液开始,因而激活离子能较均匀分布在基质晶体中,利于找到发光体发光强度最大的激活离子的最低浓度11气体放电的辐射效应:12、高压汞灯和低压汞的放电辐射特点:高压汞灯:原子密度高,原子间相互作用大,压力加宽,碰撞加宽,多普勒效应等现象,以致可见光区特征谱线明显,也存在254和185nm紫外辐射低压汞灯:三、论述题1、发光材料吸收激发光后的内部能量状态转变过程:2、、辅助激活剂的种类和余辉时间的关系:3、掺杂离子浓度,灼烧温度,灼烧时间对发光性能的影响(1)灼烧温度:一般以基质组分中最高熔点的2\3为宜,但助熔剂的选择也有影响,最后有实验确定最佳温度。

2)时间:灼烧时间长短取决于炉料反应速度,炉料多少4、发光,光致发光,上转换发光,红外上转换发光的内在联系发光——光致发光——上转换发光——红外上转换发光(不可见到可见)5、能量上转换发光机制,上转换发光原理上转换发光材料绝大多数是掺杂稀土离子的化合物,稀土离子拥有非常丰富的中间能级结构,为双光子或多光子加和提供了机会,稀土离子是上转换过程最佳候选。

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