C07：發(fā)光材料

1、發(fā)發(fā) 光光 材材 料料 目目 錄錄發(fā)光材料的基礎(chǔ)知識發(fā)光材料的基礎(chǔ)知識1長余輝發(fā)光材料長余輝發(fā)光材料2有機電致發(fā)光材料有機電致發(fā)光材料3參考教材參考教材4發(fā)光材料的基礎(chǔ)知識發(fā)光材料的基礎(chǔ)知識 目錄目錄發(fā)光材料的分類發(fā)光材料的分類發(fā)光材料的性能因素發(fā)光材料的性能因素發(fā)光現(xiàn)象的基本概念發(fā)光現(xiàn)象的基本概念 17世紀(jì)開始，發(fā)光現(xiàn)象逐漸成為實驗科學(xué)的研究對象。 1852年，斯托克斯提出了提出了關(guān)于光致發(fā)光的第一個規(guī)律：發(fā)射光波長恒大于激發(fā)光波長，即發(fā)射光相對于激發(fā)光出現(xiàn)了斯托克斯位移。 1867年Becquerel研究了紅寶石的光譜特性。 1878年，有人報道了低氣壓下真空放電引起的玻璃管壁發(fā)光現(xiàn)象，由

2、此引發(fā)了對陰極射線發(fā)光的研究。歷史背景歷史背景 19世紀(jì)末20世紀(jì)初，對于發(fā)光的研究引發(fā)了物理學(xué)兩個重大的發(fā)現(xiàn)：X射線和天然放射線。倫琴通過對BaPt(CN)4的研究發(fā)現(xiàn)了X射線，貝克勒則通過硫酸鉀鈾發(fā)現(xiàn)核輻射。 1905年愛因斯坦用光子的概念揭示了斯托克斯規(guī)律的意義。 1913年玻爾提出了原子結(jié)構(gòu)的量子理論，為發(fā)光物理奠定了理論基礎(chǔ) 發(fā)光材料又稱發(fā)光體，是一種能夠把從外界吸收的各種形式的能量轉(zhuǎn)換為非平衡光輻射的功能材料。發(fā)光材料的定義發(fā)光材料的定義 發(fā)光原理發(fā)光原理過程：1、基質(zhì)晶格吸收激發(fā)能2、基質(zhì)晶格將吸收的激發(fā)能傳遞給發(fā)光中心，使其基態(tài)電子躍遷到激發(fā)態(tài)3、當(dāng)這些電子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時

3、，形成發(fā)光發(fā)光材料的組成發(fā)光材料的組成2-5%90%1-3%0.009-0.0009%90%基質(zhì)基質(zhì) 主要組分單一或混合化合物4% 助熔劑助熔劑 促進發(fā)光中心形成保護氣氛作用 0.009% 激活劑激活劑 共激活劑共激活劑 形成發(fā)光中心 2%敏化劑敏化劑 增強材料發(fā)光提高發(fā)光效率 發(fā)光材料BaMgAl10O17:Eu2+中，BaMgAl10O17叫做“基質(zhì)”，Eu2+離子叫做“激活劑”。 表示式BaMgAl1 0O1 7:Eu2 +代表在基質(zhì)BaMgAl10O17中摻雜有少量激活劑Eu2+離子。 按照離子電荷和離子半徑相似性考慮，一般認(rèn)為Eu2+離子占據(jù)BaMgAl10O17中Ba2+的晶格位置

4、。1.2分類：激發(fā)方式分類：激發(fā)方式發(fā)光材料光致發(fā)光 熱釋發(fā)光 陰極射線發(fā)光 電致發(fā)光 光釋發(fā)光 輻射發(fā)光 具體介紹具體介紹 光致發(fā)光光致發(fā)光：紫外光、可見光或紅外光激發(fā)發(fā)光材料：紫外光、可見光或紅外光激發(fā)發(fā)光材料 陰極射線發(fā)光陰極射線發(fā)光：是用電子束激發(fā)而發(fā)光的物質(zhì)：是用電子束激發(fā)而發(fā)光的物質(zhì) 電致發(fā)光電致發(fā)光：是由電場作用在物質(zhì)上所產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象：是由電場作用在物質(zhì)上所產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象 熱釋發(fā)光熱釋發(fā)光：發(fā)光材料在較低溫度下被激發(fā)，激發(fā)停止后，發(fā)：發(fā)光材料在較低溫度下被激發(fā)，激發(fā)停止后，發(fā)光很快消失，當(dāng)溫度升高時，其發(fā)光強度又逐漸增強的現(xiàn)象光很快消失，當(dāng)溫度升高時，其發(fā)光強度又逐漸增強的現(xiàn)象

5、 光釋發(fā)光光釋發(fā)光：發(fā)光材料在長波發(fā)光的作用下，使被陷阱捕獲的：發(fā)光材料在長波發(fā)光的作用下，使被陷阱捕獲的電子釋放到導(dǎo)帶，然后與電離中心復(fù)合而發(fā)光電子釋放到導(dǎo)帶，然后與電離中心復(fù)合而發(fā)光 輻射發(fā)光輻射發(fā)光：指高能光子和粒子輻射發(fā)光材料，通過電子空穴：指高能光子和粒子輻射發(fā)光材料，通過電子空穴復(fù)合或激子的遷移，把激發(fā)能傳遞給激活劑而發(fā)光。復(fù)合或激子的遷移，把激發(fā)能傳遞給激活劑而發(fā)光。1.3影響因素影響因素長余輝發(fā)光材料長余輝發(fā)光材料水、紫外光等會降低其發(fā)光活性加硅酸鹽物質(zhì)提高性能,降低危害 有機電致發(fā)光材料有機電致發(fā)光材料對熱和熱氧化穩(wěn)定有機物始終對腐蝕性物質(zhì)不穩(wěn)定稀土發(fā)光材料稀土發(fā)光材料添加不

6、同金屬元素改變發(fā)光色彩小結(jié)小結(jié)通過嘗試不通過嘗試不同材料來改同材料來改進發(fā)光材料進發(fā)光材料在物理性質(zhì)在物理性質(zhì)上的缺陷上的缺陷發(fā)光材料發(fā)光材料通過嘗試添通過嘗試添加不同的添加不同的添加劑來改變加劑來改變發(fā)光材料的發(fā)光材料的發(fā)光色彩及發(fā)光色彩及穩(wěn)定性穩(wěn)定性長余輝型發(fā)光材料長余輝型發(fā)光材料 稀土激活的長余輝發(fā)光材料稀土激活的長余輝發(fā)光材料發(fā)展動態(tài)發(fā)展動態(tài)制備方法制備方法市場應(yīng)用市場應(yīng)用基本概念基本概念2.1 基本概念基本概念余輝余輝發(fā)光材料在激發(fā)停止后發(fā)出的光。余輝余輝時間時間發(fā)光衰減到初始亮度10%的時間。長余輝長余輝發(fā)光材料發(fā)光材料能夠吸收日光或燈光,并將所吸光能“儲存”起來,當(dāng)光源停止照射時

7、,又將所吸收的光能釋放出來的新一代光致發(fā)光材料?；景l(fā)光原理基本發(fā)光原理在材料制備過程中，摻雜的元素在基質(zhì)中形成發(fā)光中心和陷阱中心；一些電子在受激時落入陷阱中心被束縛。光照撤除后 ，受環(huán)境溫度的擾動，束縛于陷阱的電子跳出陷阱落到基態(tài)，釋放的能量激發(fā)發(fā)光中心形成發(fā)光。 第四代長余輝材料第三代長余輝材料第二代長余輝材料第一代長余輝紅色長余輝發(fā)光材料紅色長余輝發(fā)光材料硅酸鹽體系長余輝材料硅酸鹽體系長余輝材料鋁酸鹽體系長余輝材料鋁酸鹽體系長余輝材料金屬硫化物體系金屬硫化物體系2.2 發(fā)展動態(tài)發(fā)展動態(tài)金屬硫化物體系金屬硫化物體系硫化物硫化物發(fā)光顏色多樣發(fā)光顏色多樣體色鮮艷體色鮮艷 弱光下吸收速度快弱光下

8、吸收速度快 發(fā)光強度低發(fā)光強度低余輝時間短余輝時間短化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定過渡金屬硫化物體系( Zn ,Cd) S ;堿土金屬硫化物體系(Mg ,Ca) S鋁酸鹽體系長余輝材料鋁酸鹽體系長余輝材料鋁酸鹽體系鋁酸鹽體系光穩(wěn)定性好光穩(wěn)定性好 余輝時間長余輝時間長 化學(xué)穩(wěn)定性好化學(xué)穩(wěn)定性好 遇水不穩(wěn)定遇水不穩(wěn)定發(fā)光顏色單調(diào)發(fā)光顏色單調(diào)Eu2+為激活劑， 堿土金屬鋁酸鹽為基質(zhì)， Dy3+和Nd3+等稀土離子 為輔助激活劑硅酸鹽體系長余輝材料硅酸鹽體系長余輝材料化學(xué)式化學(xué)式aMObMOcSiO2dR:xEu，yLn 、為摩爾系數(shù) M、M為堿土金屬，R為助熔劑，Ln為稀土元素或過渡元素特特 點點 1

9、 化學(xué)穩(wěn)定性好,耐水性強; 2 在某些行業(yè)如陶瓷行業(yè) 應(yīng)用好于鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料; 3擴展了材料發(fā)光顏色范圍2.3 制備方法制備方法 高溫固相法高溫固相法溶膠溶膠凝膠法凝膠法 燃燒法燃燒法 電弧法電弧法 水熱合成法水熱合成法 高溫固相法高溫固相法助熔劑按比例按比例稱重的原料稱重的原料充分混合 磨 勻灼 燒發(fā)光體粉 碎 過 篩關(guān)鍵步驟關(guān)鍵步驟作作 用用：1，使基質(zhì)組分間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或相互擴散而形成固熔體，基質(zhì)形成一定的晶體結(jié)構(gòu)；2，使激活劑進入基質(zhì)而處于基質(zhì)晶格的間隙中或置換晶格結(jié)點上的原子；3，使晶體長大和完善 溶膠溶膠-凝膠法凝膠法調(diào)節(jié)PH蒸發(fā)混合溶液溶 膠加熱脫水提高PH凝 膠干燥熒光體

10、灼燒影響因素影響因素：1，有機螯合劑的用量2，水的用量3，PH值4，溫度燃燒法燃燒法影響因素: 1.爐溫; 2.助熔劑含量; 3.尿素用量尿素硼酸混合原料燃燒泡沫狀產(chǎn)物馬弗爐冷卻研細(xì)熒光體電弧法電弧法助熔劑混合原料灼 燒試樣電極發(fā)光陶瓷水熱合成法水熱合成法原料高壓釜物質(zhì)240-250oC保溫6-8h加水發(fā)光體N2-H2氣氛灼燒還原合成方法優(yōu)點和缺點比較合成方法優(yōu)點和缺點比較高溫固相法高溫固相法制得粉體穩(wěn)定性；發(fā)光 余輝性能較高晶體完整性受破壞；發(fā)光亮度 效率降低。溶膠溶膠-凝膠法凝膠法組分均勻性好；燒結(jié)溫度低；晶粒尺寸易控制；原料成本高；反應(yīng)周期長；醇鹽對人體有害。燃燒法燃燒法樣品疏松,易粉碎

11、；不需要氣氛保護；廢氣排放，產(chǎn)品的后處理較復(fù)雜電弧法電弧法節(jié)約能源；節(jié)省時間。實驗室階段 水熱合成法水熱合成法合成溫度低；制備條件溫和；體系穩(wěn)定。發(fā)光強度較低；制備工藝技術(shù)復(fù)雜；影響因素較多。2.4 市場應(yīng)用市場應(yīng)用發(fā)光涂料發(fā)光涂料發(fā)光玻璃發(fā)光玻璃發(fā)光即時貼發(fā)光即時貼發(fā)光纖維發(fā)光纖維發(fā)光工藝品發(fā)光工藝品發(fā)光足球發(fā)光足球美國美國911恐怖襲擊事件恐怖襲擊事件 有科技，才有奇跡有科技，才有奇跡 911世貿(mào)倒塌，一道神秘的綠光引導(dǎo)18000多人奪路而逃這道神秘的綠光就來自大連路明。紐約世貿(mào)大廈為什么選擇路明？紐約世貿(mào)大廈為什么選擇路明？1993年，紐約世貿(mào)大廈地下車庫發(fā)生汽車爆炸，人們紛紛涌入大樓里

12、漆黑一片的樓道，場面混亂不堪，很多人頭破血流，救援人員用了6個小時才將大部分人員疏散，死亡6人，傷1000多人。在那次事件后，1994年世貿(mào)大廈改善了疏散應(yīng)急指示系統(tǒng)，引進了路明的自發(fā)光材料，裝置了自發(fā)光疏散指示系統(tǒng)，連樓梯的扶手也被涂上了黃色的自發(fā)光油漆，以指示下樓的路線。正是這一及時的、亡羊補牢的舉措使18000多人在“911”事件中從燃燒的世貿(mào)中成功逃生。 商場、超市商場、超市 蓄光自發(fā)光型消防安全標(biāo)志可以根據(jù)各種公共場所的實際需要，靈活進行安裝，地面、樓梯、墻面、棚頂?shù)牟煌课痪蛇M行標(biāo)志安裝。在建筑施工過程中，無需為安裝作任何預(yù)留。是商場、超市在增強安全防范措施的必要選擇。蓄光自發(fā)光

13、型軌道交通標(biāo)志系統(tǒng)蓄光自發(fā)光型軌道交通標(biāo)志系統(tǒng) 車廂內(nèi)飾、站內(nèi)標(biāo)識、緊急疏散指示標(biāo)志、消防器材指示標(biāo)志等，具有亮處吸光、暗處發(fā)光的特點，可以作為地鐵照明、疏散系統(tǒng)的有效補充，特別是在突發(fā)事件導(dǎo)致電力系統(tǒng)中時，更能凸顯此產(chǎn)品的優(yōu)勢。目前國內(nèi)外軌道交通（地鐵）產(chǎn)品應(yīng)用：南昌鐵路局、廣州、上海、北京等地鐵、倫敦、紐約等地鐵。大連路明發(fā)光科技股份有限公司大連路明發(fā)光科技股份有限公司 美國學(xué)者弗蘭西斯說：“你能買到一個人的時間，你能買到勞動，但你不能買到熱情，你不能買到主動，你不能買到一個人對事業(yè)的追求。而這一切，都可以通過企業(yè)文化而爭取到?！闭蛉绱?，在長期發(fā)展實踐過程中，路明積累了日漸豐厚的文化底蘊

14、，形成了反映時代要求的企業(yè)文化。 汶川地震汶川地震 這批物資的重要特點是用來保障救援人員和志愿者的人身安全。 第一批援助物資包括“發(fā)光救援腕帶”和“臨時建筑物導(dǎo)流疏散標(biāo)志”?！鞍l(fā)光救援腕帶”，用于救援現(xiàn)場,供救援人員佩戴于手腕手臂，白天吸光夜間發(fā)光，使佩戴者醒目、易于辨認(rèn)，起到給受災(zāi)群眾指引方向、導(dǎo)流疏散的作用；“臨時建筑物導(dǎo)流疏散標(biāo)志”,用于災(zāi)后重建，安裝在建筑物內(nèi)部，一旦發(fā)生余震，它們可以起到緊急疏散群眾的作用，并于夜間指引災(zāi)民向安置點轉(zhuǎn)移。其他公司其他公司東莞市永固絕緣材料有限公司寧波分公司http:/www.v- 錄錄薄膜電致發(fā)光材料的制備薄膜電致發(fā)光材料的制備有機電致發(fā)光的工作原理有

15、機電致發(fā)光的工作原理有機電致發(fā)光材料的應(yīng)用有機電致發(fā)光材料的應(yīng)用有機電致發(fā)光材料展望有機電致發(fā)光材料展望有機電致發(fā)光材料的分類有機電致發(fā)光材料的分類 電致發(fā)光電致發(fā)光按其材料的形態(tài)材料的形態(tài)，可以分為粉末型、薄粉末型、薄膜型膜型和結(jié)型結(jié)型3種。OLED:將利用有機小分子有機小分子為發(fā)光材料制成的器件稱為有機電致發(fā)光器件有機電致發(fā)光器件；PLED:將利用高分子高分子作為電致發(fā)光材料制成的器件稱為高分子電致發(fā)光器件高分子電致發(fā)光器件。3.1有機電致發(fā)光原理有機電致發(fā)光原理 當(dāng)器件加正向偏壓時,電子和空穴分別從陰極和陽極注入到有機材料中,外場的作用使它們遷移至發(fā)光層； 電子和空穴在發(fā)光層相遇后,由于

16、庫侖作用形成暫態(tài)激子,處于不穩(wěn)定態(tài).其中大部分發(fā)生復(fù)合,電子落入空穴,釋放出能量；Name:電子And I am:空穴3.2薄膜電致發(fā)光材料的制備真空蒸發(fā)法真空蒸發(fā)法 濺射法制備濺射法制備 脈沖激光沉積法脈沖激光沉積法化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法 絲網(wǎng)印刷法絲網(wǎng)印刷法 原子層和分子束外延法原子層和分子束外延法 噴霧分解法噴霧分解法 溶膠凝膠法溶膠凝膠法 重點介紹重點介紹定定 義義：通過氣相或者在基板表面上的化學(xué)反應(yīng), 在基板上形成薄膜的一種鍍膜方法 ；條件控制條件控制：反應(yīng)氣體組成，工作氣壓、基板溫度，氣體流量以及原料氣體的純度 ；常用原料常用原料：氫化物、鹵化物、有機金屬化合物定定 義義：在

17、真空環(huán)境中，給待蒸發(fā)物質(zhì)必須的蒸汽壓， 蒸發(fā)粒子在基片上凝結(jié)，實現(xiàn)真空蒸發(fā)薄膜沉積；組組 成成:A）真空室B）蒸發(fā)源或蒸發(fā)加熱裝置C）放置基片及給基片加熱裝置 ；蒸發(fā)方法蒸發(fā)方法：電阻加熱蒸發(fā)、閃爍蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、激光熔融蒸發(fā)、弧光蒸發(fā)、射頻加熱蒸發(fā)等 。重點介紹重點介紹 定定 義義：利用核能粒子轟擊靶材，使靶材原子或分子被濺射出來并沉積到襯底表面一種工藝 ；優(yōu)優(yōu) 點點：1 )具有很高的鍍膜速度 2 )用于多種涂覆材料 3)適用于不同的基材 4)沉積速率高；不不 足足：1）沉積率低基片 2）易受到高能離子的轟擊而損壞 薄膜發(fā)光效率高的原因薄膜發(fā)光效率高的原因：晶粒尺寸大，晶界密度低；特特 點

18、點：沉積薄膜質(zhì)量高、能精確控制膜厚；問問 題題:1)設(shè)備昂貴、維護費高 2)生產(chǎn)周期長，不宜大規(guī)模生產(chǎn) 3.3有機電致發(fā)光材料展望有機電致發(fā)光材料展望三芳胺類三芳胺類化合物化合物 金屬金屬配合物配合物 金屬金屬聚合物聚合物三芳胺類化合物三芳胺類化合物 由于具有較好的由于具有較好的給電子能力給電子能力和較高的和較高的空空穴遷移率穴遷移率等優(yōu)點等優(yōu)點 , 三芳胺類化合物既可作為三芳胺類化合物既可作為空穴傳輸材料空穴傳輸材料 ,又可作又可作發(fā)光材料發(fā)光材料 ,使其成為近使其成為近年來研究的熱點年來研究的熱點 ,在有機電致發(fā)光材料中有在有機電致發(fā)光材料中有著很好的發(fā)展前景。著很好的發(fā)展前景。 金屬配合

19、物金屬配合物 金屬配合物發(fā)光材料中金屬離子包括金屬配合物發(fā)光材料中金屬離子包括Be 、Al 、In和稀土金屬離子和稀土金屬離子 ,它們可以組成一大它們可以組成一大類配合物發(fā)光材料類配合物發(fā)光材料 ,具備具備有機物高熒光量子有機物高熒光量子效率效率的優(yōu)點和的優(yōu)點和無機物穩(wěn)定性無機物穩(wěn)定性的優(yōu)點的優(yōu)點 ,而被認(rèn)而被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的一類發(fā)光材料。為是最具應(yīng)用前景的一類發(fā)光材料。 金屬聚合物材料金屬聚合物材料 聚合物具有易成膜和大平面顯示的優(yōu)點聚合物具有易成膜和大平面顯示的優(yōu)點 ,將它和金屬結(jié)合在一起就擁有了將它和金屬結(jié)合在一起就擁有了金屬配合物金屬配合物和和聚合物聚合物的優(yōu)點的優(yōu)點 ,這樣就出現(xiàn)了這樣就出現(xiàn)了集強發(fā)旋光集強發(fā)旋光性能性能和和易加工性能易加工性能與一體的發(fā)光材料與一體