第9章 發(fā)光材料

1、第九章第九章 發(fā)光材料發(fā)光材料 9.1 材料的發(fā)光機理材料的發(fā)光機理 9.2 光致發(fā)光材料光致發(fā)光材料 9.3 電致發(fā)光材料電致發(fā)光材料 9.4 射線致發(fā)光材料射線致發(fā)光材料 9.5 等離子發(fā)光材料等離子發(fā)光材料 教學(xué)目標(biāo)及基本要求教學(xué)目標(biāo)及基本要求 掌握材料的發(fā)光機理，發(fā)光材料的發(fā)光特掌握材料的發(fā)光機理，發(fā)光材料的發(fā)光特征，光致發(fā)光機理，電致發(fā)光機理，射線征，光致發(fā)光機理，電致發(fā)光機理，射線致發(fā)光機理，等離子概念及發(fā)光原理。致發(fā)光機理，等離子概念及發(fā)光原理。 熟悉和了解上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，電致發(fā)光材熟悉和了解上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，電致發(fā)光材料，陰極射線致發(fā)光材料，料，陰極射線致發(fā)光材料，X射線致發(fā)光材

2、射線致發(fā)光材料，等離子體發(fā)光顯示屏及材料。料，等離子體發(fā)光顯示屏及材料。 教學(xué)重點和難點教學(xué)重點和難點 （1）材料的發(fā)光機理及發(fā)光材料的發(fā)光特）材料的發(fā)光機理及發(fā)光材料的發(fā)光特征征 （2）光致發(fā)光機理）光致發(fā)光機理 （3）電致發(fā)光機理）電致發(fā)光機理 （4）射線致發(fā)光機理）射線致發(fā)光機理 （5）等離子概念及發(fā)光原理）等離子概念及發(fā)光原理 習(xí)習(xí) 題題 1、材料的發(fā)光機理及發(fā)光材料的發(fā)光特征？、材料的發(fā)光機理及發(fā)光材料的發(fā)光特征？ 2、光致發(fā)光、電致發(fā)光、射線致發(fā)光、等、光致發(fā)光、電致發(fā)光、射線致發(fā)光、等離子發(fā)光的原理各是什么？離子發(fā)光的原理各是什么？ 3、什么是等離子體？、什么是等離子體？第九章第

3、九章 發(fā)光材料發(fā)光材料 發(fā)光是輻射能量以可見光的形式出現(xiàn)。 輻射或任何其他形式的能量激發(fā)電子從價帶進入導(dǎo)帶，當(dāng)其返回到價帶時便發(fā)射出光子（能量為1.83.1eV）。如果這些光子的波長在可見光范圍內(nèi)，那么，便產(chǎn)生了發(fā)光現(xiàn)象。 熱輻射與冷光。發(fā)光材料品種很多，按激發(fā)方式發(fā)光材料可以分為：發(fā)光材料品種很多，按激發(fā)方式發(fā)光材料可以分為： （1）光致發(fā)光材料：發(fā)光材料在光（通常是紫外光、紅外光和可見光）照射下激發(fā)發(fā)光。 （2）電致發(fā)光材料：發(fā)光材料在電場或電流作用下的激發(fā)發(fā)光。（3）陰極射線致發(fā)光材料：發(fā)光材料在加速電子的轟擊下的激發(fā)發(fā)光。（4）熱致發(fā)光材料：發(fā)光材料在熱的作用下的激發(fā)發(fā)光。（5）等離子

4、發(fā)光材料：發(fā)光材料在等離子體的作用下的激發(fā)發(fā)光。材料光吸收的本質(zhì) 9.1 材料的發(fā)光機理材料的發(fā)光機理 一、材料的發(fā)光機理一、材料的發(fā)光機理 1、分立中心發(fā)光、分立中心發(fā)光(未離化未離化) 發(fā)光材料的發(fā)光中心（即發(fā)光體內(nèi)部在結(jié)構(gòu)中能發(fā)光的分子）受激發(fā)時并未離化，即激發(fā)和發(fā)射過程在彼此獨立的、個別的發(fā)光中心內(nèi)部的發(fā)光叫做分立中心發(fā)光。這種發(fā)光是單分子過程，并不伴隨有光電導(dǎo)，故又稱“非光電導(dǎo)型”發(fā)光。分立中心發(fā)光有兩種情況： 圖91 分立中心發(fā)光（a）自發(fā)發(fā)光 （b）受迫發(fā)光 （1）自發(fā)發(fā)光）自發(fā)發(fā)光。受激發(fā)的粒子（如電子）受粒子內(nèi)部電場作用從激發(fā)態(tài)A回到基態(tài)G時的發(fā)光，叫自發(fā)發(fā)光，如圖91（a）

5、所示。 自發(fā)發(fā)光的特征是，與發(fā)射相應(yīng)的電子躍遷的幾率基本上決定于發(fā)射體內(nèi)的內(nèi)部電場，而不受外界因素影響。 （2）受迫發(fā)光）受迫發(fā)光。受激發(fā)的電子只有在外界因素影響下才發(fā)光，叫受迫發(fā)光。 受迫發(fā)光的特征是，發(fā)射過程分為兩個階段，如圖9-1(b)所示，受激發(fā)的電子出現(xiàn)在受激態(tài)M上時，從狀態(tài)M直接回到基態(tài)G上是禁阻的。在M上的電子，一般也不是直接從基態(tài)G上躍遷來的，而是電子受激后，先由基態(tài)G躍遷到A，再到M態(tài)上，M這樣的受激態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài)。受迫發(fā)射的第一階段是由于熱起伏，電子吸收能量后，從M態(tài)上到A，要實現(xiàn)這一步，電子在M態(tài)上需要花費時間，等待機會，從A態(tài)回到G態(tài)是允許的，這就是受迫發(fā)射的第二階段。由

6、于這種發(fā)光要經(jīng)過亞穩(wěn)態(tài)，故又稱為亞穩(wěn)態(tài)發(fā)光。 2、復(fù)合發(fā)光、復(fù)合發(fā)光(離化離化) 發(fā)光材料受激發(fā)時分離出一對帶異號電荷的粒子，一般為正離子(空穴)和電子，這兩種粒子在復(fù)合時便發(fā)光，叫復(fù)合發(fā)光。由于離化的帶電粒子在發(fā)光材料中漂移或擴散，從而構(gòu)成特征性光電導(dǎo)，所以復(fù)合發(fā)光又叫“光電導(dǎo)型”發(fā)光。 復(fù)合發(fā)光可以在一個發(fā)光中心上直接進行，即電子脫離發(fā)光中心后，又回來與原來的發(fā)光中心復(fù)合而發(fā)光，呈單分子過程，電子在導(dǎo)帶中停留的時間較短，不超過10-10s，是短復(fù)合發(fā)光過程。大部分復(fù)合發(fā)光是電子脫離原來的發(fā)光中心后，在運動中遇到其他離化了的發(fā)光中心復(fù)合發(fā)光，呈雙分子過程，電子在導(dǎo)帶中停留的時間較長，是長復(fù)合

7、發(fā)光過程。 二、發(fā)光材料的發(fā)光特征二、發(fā)光材料的發(fā)光特征 1、顏色特征、顏色特征 不同發(fā)光材料有不同的發(fā)光顏色。材料的發(fā)光光譜(又稱發(fā)射光譜)可分為下列三種類型：寬帶、窄帶、線譜。寬帶: 100nm窄帶: 50nm線譜: 0.1nm稀土發(fā)光材料 2、發(fā)光強度特征、發(fā)光強度特征 由于發(fā)光強度是隨激發(fā)強度而變的，通常用發(fā)光效率來表征材料的發(fā)光本領(lǐng)。 發(fā)光效率可用量子效率、能量效率及光度效率三種方法表示。 量子效率：發(fā)光的量子數(shù)與激發(fā)源輸入的量子數(shù)的比值；能量效率：發(fā)光的能量與激發(fā)源輸人的能量的比值；流明效率：發(fā)光的流明數(shù)與激發(fā)源輸入的能量的比值 (lm/W)。顏色特征顏色特征 不同的發(fā)光材料有不同

8、的發(fā)光顏色，發(fā)光材料的種類很多，它們發(fā)光的顏色可覆蓋整個可見光的范圍。材料的發(fā)光光譜(又稱發(fā)射光譜)可分為： 寬帶：半寬度半寬度=100nm，如CaWO4； 窄帶：半寬度=50nm ，如Sr(PO4)3 Cl: Eu3+； 線譜：半寬度=0.1nm ，如GdVO4: Eu3+ （釓，銪） 究竟一個材料的發(fā)光光譜屬于哪一類，這既與基質(zhì)有關(guān)，又與雜質(zhì)有關(guān)。而且隨著基質(zhì)的改變，發(fā)光的顏色也可改變。2、發(fā)光材料的發(fā)光特征、發(fā)光材料的發(fā)光特征 光譜半寬度:它表示發(fā)光管的光譜純度.是指光譜圖1/2峰值光強所對應(yīng)兩波長之間隔。 3、發(fā)光持續(xù)時間特征、發(fā)光持續(xù)時間特征 最初的發(fā)光分為熒光和磷光兩種。熒光是指在

9、激發(fā)時發(fā)出的光；磷光是指在激發(fā)停止后發(fā)出的光。 發(fā)光總是延遲于激發(fā)的。 發(fā)光的衰減規(guī)律很難用一個參數(shù)來表示，硬性規(guī)定當(dāng)激發(fā)停止時的發(fā)光亮度L衰減到L0的10%時所經(jīng)歷的時間為余輝時間，簡稱余輝。根據(jù)余輝時間的長短，可以劃分六個范圍： 極短余輝：余輝時間1s的發(fā)光。 9.2 光致發(fā)光材料光致發(fā)光材料 用紫外、可見及紅外光激發(fā)發(fā)光材料而產(chǎn)生的發(fā)光稱為光致發(fā)光，該發(fā)光材料稱為光致發(fā)光材料。 光致發(fā)光過程分為三步：吸收一個光子；把激光能轉(zhuǎn)移到熒光中心；由熒光中心發(fā)射輻射。 發(fā)光的滯后時間約為10-8s的稱為熒光，衰減時間大于10-8s的稱為磷光。 光致發(fā)光材料一般可分為熒光燈用發(fā)光材料、長余輝發(fā)光材料

10、和上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。 按發(fā)光馳豫時間分類，光致發(fā)光材料分為熒光材料和磷光材料。 圖92 熒光發(fā)射 一、熒光材料一、熒光材料 冷光發(fā)光一般有兩種類型：熒光和磷光。當(dāng)激發(fā)除去后在10-8s內(nèi)發(fā)的光稱為熒光，其發(fā)光是被激發(fā)的電子跳回價帶時，同時發(fā)射光子（見圖92）。 熒光效率是熒光材料的重要特征值之一。吸收光轉(zhuǎn)變?yōu)闊晒獾陌俜謹(jǐn)?shù)稱為熒光效率。熒光效率總是小于1。 熒光效率與激發(fā)光波長無關(guān)，但熒光強度和激發(fā)光強度關(guān)系密切。熒光強度等于吸收光強度乘以熒光效率。 光的吸收和熒光發(fā)射均與材料的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 產(chǎn)生熒光最重要的條件是分子必須在激發(fā)態(tài)有一定的穩(wěn)定性，即能夠持續(xù)約10-8s的時間。 熒光材料主要是以苯

11、環(huán)為基的芳香族化合物和雜環(huán)化合物。表 9 - 1 列出了部分熒光材料及它們在某種溶劑中的熒光效率. 二、磷光材料二、磷光材料 與發(fā)熒光不同，發(fā)磷光的材料往往含有雜質(zhì)并在能隙附近建立了施主能級（圖93），當(dāng)激發(fā)的電子從導(dǎo)帶跳回價帶時，首先跳到施主能級并被捕獲。在它跳回價帶時，電子必須先從捕獲陷阱內(nèi)逸出，因此延遲了光子發(fā)射時間。當(dāng)陷阱中的電子逐漸逸出，跳回價帶并發(fā)射光子。 具有缺陷的某些復(fù)雜的無機晶體物質(zhì)，在光激發(fā)時和光激發(fā)停止后一定時間內(nèi) (10-8 s) 能夠發(fā)光，這些晶體成為磷光材料。 磷光材料的主要組成部分是基質(zhì)和激活劑兩部分。用作基質(zhì)的有第族金屬的硫化物、氧化物、硒化物、氟化物、磷酸鹽、

12、硅酸鹽和鎢酸鹽等，如ZnS、BaS、CaS、CaWO3、Ca3(PO4)2用來作激活劑的是重金屬。圖93 磷光發(fā)射 發(fā)光強度由下式?jīng)Q定：tII0lnn馳豫時間：發(fā)光材料完成激發(fā)所需要的時間。n磷光材料的主要組成部分是基質(zhì)和激活劑兩部分。n磷光材料比熒光材料應(yīng)用更為普遍一些。一般燈用熒光粉是磷光材料：鹵磷酸鹽是以銻錳為激活劑的一種含鹵素的堿土熒光粉。 鹵磷酸鹽轉(zhuǎn)換紫外光為可見光的效率較高，發(fā)光特性穩(wěn)定性好，易制成細顆粒，毒性較小，但不能實現(xiàn)光效和光色同時提高。 稀土三基色熒光粉還具有耐高負荷、耐高溫的優(yōu)異性能。 Y2O3:Eu3+效率高、色純度好、光衰性能穩(wěn)定。 三、上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料三、上轉(zhuǎn)換發(fā)光

13、材料發(fā)光體在紅外光的激發(fā)下，發(fā)射可見光，這種現(xiàn)象稱為上轉(zhuǎn)換發(fā)光，這種發(fā)光體稱為上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料差不多都是摻稀土元素的化合物或者就是稀土元素的化合物，它們均由稀土離子激活，其中以Yb3+ - Er3+ 最為常見?？晌占t外光而發(fā)出紅光的典型發(fā)光材料有：YOCl: Yb3+、Er3+ ，Y2O3: Yb3+ 、 Er3+ ，YO3Cl7: Yb、Er，La4Ga2O2: Yb、Er。 上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象有三種情況：上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象有三種情況： （1）基態(tài)電子在光激發(fā)下先躍遷到能量稍高的、壽）基態(tài)電子在光激發(fā)下先躍遷到能量稍高的、壽命足夠長的中間能態(tài)，再吸收另一個光子而躍遷到更命足夠長的中間

14、能態(tài)，再吸收另一個光子而躍遷到更高的能級，然后向基態(tài)躍遷發(fā)射出波長比激發(fā)光波長高的能級，然后向基態(tài)躍遷發(fā)射出波長比激發(fā)光波長更短的光束。更短的光束。 （2）發(fā)光體可連續(xù)吸收兩個光子，使基態(tài)電子直接）發(fā)光體可連續(xù)吸收兩個光子，使基態(tài)電子直接躍遷到比激發(fā)光光子的能量大得多的能級，再躍遷回躍遷到比激發(fā)光光子的能量大得多的能級，再躍遷回基態(tài)發(fā)射光子。基態(tài)發(fā)射光子。 （3）兩個敏化中心被激發(fā)，把激發(fā)能按先后順序或）兩個敏化中心被激發(fā)，把激發(fā)能按先后順序或同時傳遞給發(fā)光中心，使其中處于基態(tài)的電子躍遷到同時傳遞給發(fā)光中心，使其中處于基態(tài)的電子躍遷到比激發(fā)光光子的能量更高的能級，然后馳豫下來發(fā)出比激發(fā)光光子的

15、能量更高的能級，然后馳豫下來發(fā)出波長短得多的光。波長短得多的光。 四、光致發(fā)光材料的應(yīng)用四、光致發(fā)光材料的應(yīng)用 主要用于顯示、顯像、照明和日常生活中。如熒光化妝品、熒光染料等。 光致發(fā)光材料的應(yīng)用光致發(fā)光材料的應(yīng)用一一 光致發(fā)光材料一個主要的應(yīng)用光致發(fā)光材料一個主要的應(yīng)用領(lǐng)域是照明光源，領(lǐng)域是照明光源，包括低壓汞燈、高壓汞燈、彩色熒光燈、三基色燈和紫外燈等。低壓汞燈與紫外燈 低壓汞燈低壓汞燈 低壓汞燈又稱滅菌燈，主要應(yīng)用作殺菌燈、熒光分析、光譜儀波長基準(zhǔn)。低壓汞燈光強低，光固化速度慢，但發(fā)熱量小，不需冷卻就可使用，在印刷制版上用得也較多。 紫外線殺菌燈（UV燈），實際上是屬于一種低壓汞燈。它利

16、用低壓汞蒸汽（10-2Pa）被激發(fā)后發(fā)射的紫外線被燈管內(nèi)壁的熒光粉熒光粉吸收后激發(fā)出可見光。紫外燈 低壓汞燈消毒殺菌用途很廣，有醫(yī)院、學(xué)校、托兒所、電影院、公交車、辦公室、家庭等，它能凈化空氣，消除霉味，另外還能產(chǎn)生一定量的負氧離子，經(jīng)紫外線消毒的房間，空氣特別清新。在公共場合，經(jīng)紫外線消毒，可避免一些病菌經(jīng)空氣傳播或經(jīng)物體表面?zhèn)鞑?。長壽命的紫外線殺菌燈在水消毒、環(huán)保工程方面的應(yīng)用意義重大。彩色熒光燈彩色熒光燈 彩色熒光燈彩色熒光燈 彩色熒光燈燈管內(nèi)壁涂有熒光粉，熒光粉吸收紫外線的輻射能后發(fā)出可見光。熒光粉不同，發(fā)出的光線也不同，這就是熒光燈可做成白色和各種彩色的緣由。熒光燈的發(fā)光效率遠比白熾

17、燈和鹵鎢燈高，是目前節(jié)能的電光源。 高壓汞燈高壓汞燈 高壓汞燈高壓汞燈 高壓汞燈是玻殼內(nèi)表面涂有熒光粉的高壓汞蒸汽放電燈，發(fā)柔和的白色燈光。結(jié)構(gòu)簡單，低成本，低維修費用，可直接取代普通白熾燈，具有光效長，壽命長，省電經(jīng)濟的特點。 主要用于工業(yè)照明、倉庫照明、街道照明、泛光照明、安全照明等。 高壓汞燈發(fā)出的光中不含紅色，它照射下的物體發(fā)青，因此只適于廣場、街道的照明。 三基色燈三基色燈 三基色燈三基色燈 三基色是指紅、綠、藍三種基本色光，熒光燈用的紅綠藍三種基色熒光粉都以稀土元素作為主要成分。三基色熒光燈就是在燈管上涂有三基色稀土熒光粉，并填充高效發(fā)光氣體而制成的。三基色熒光燈是優(yōu)質(zhì)的綠色照明產(chǎn)

18、品，目前世界各國都在大力提倡和推廣的光源。在歐美和日本等發(fā)達國家，它已取代了大部分的白熾燈，并逐步取代普通熒光燈。 光致發(fā)光材料的應(yīng)用光致發(fā)光材料的應(yīng)用二 光致材料的另一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域是等離子體等離子體顯示。顯示。 等離子體顯示技術(shù)（PDP）主要利用電極加電壓、惰性氣體游離產(chǎn)生的紫外光激發(fā)熒光粉發(fā)光制成顯示屏。 等離子體顯示具有亮度大、對比度高、壽命長、視角大、功耗低等優(yōu)點。 主要用于計算機終端顯示以及各種圖形、符號、數(shù)字的顯示。還可用于壁掛式彩色電視壁掛式彩色電視和大屏幕顯示大屏幕顯示等。 等離子體顯示器光致發(fā)光材料的應(yīng)用光致發(fā)光材料的應(yīng)用三光致發(fā)光粉光致發(fā)光粉是制作發(fā)光油墨、發(fā)光涂料、發(fā)

19、光塑料、發(fā)光印花漿的理想材料。 紅 橙 黃 綠 藍 紫光致發(fā)光材料的應(yīng)用光致發(fā)光材料的應(yīng)用三發(fā)光油墨圖發(fā)光油墨發(fā)光油墨適用于網(wǎng)印各種發(fā)光效果的圖案文字，如標(biāo)牌、玩具、字畫、玻璃畫、不干膠等。因其具有透明度高、成膜性好、涂層薄等特點，可在各類浮雕、圓雕（佛像、瓷像、石膏像、唐三彩）、高分子畫、燈飾等工藝品上噴涂或網(wǎng)印，在不影響其原有的飾彩或線條的前提下大大提高其附加值。 發(fā)光油墨的顏色有：透明、紅、藍、綠、黃等。光致發(fā)光材料的應(yīng)用光致發(fā)光材料的應(yīng)用四 光致發(fā)光材料在安全方面上的應(yīng)用是其最為普遍的。在安全方面，光致發(fā)光材料可用作安全出口指示標(biāo)記、撤離標(biāo)記等。它能保持最亮的光照度和持續(xù)長時間照明。光

20、致發(fā)光材料的應(yīng)用光致發(fā)光材料的應(yīng)用五，用光致發(fā)光材料制作精美產(chǎn)品，一些不屬安全標(biāo)志的產(chǎn)品。例如：T恤衫、宣傳品、兒童玩具、小標(biāo)簽等可以利用光致發(fā)光材料進行裝飾印刷。T恤衫宣傳品9.3 電電( (場場) )致發(fā)光材料致發(fā)光材料 所謂電致發(fā)光是在直流或交流電場作用下，依靠電流和電場的激發(fā)使材料發(fā)光的現(xiàn)象，又稱場致發(fā)光。這種發(fā)光材料稱為電致發(fā)光材料，或稱場致發(fā)光材料。一一. 電致發(fā)光機理電致發(fā)光機理1. 本征式場致發(fā)光本征式場致發(fā)光簡單地說，本征式場致發(fā)光就是用電場直接激勵電子，電場反向后電子與中心復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象。2. 注入式發(fā)光注入式發(fā)光注人式場致發(fā)光是由- 族和 - 族化合物所制成的有 p -

21、 n 結(jié)的二極管，注人載流子，然后在正向電壓下，電子和空穴分別由 n 區(qū)和 p 區(qū)注人到結(jié)區(qū)并相互復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象。又稱 p - n 結(jié)電致發(fā)光。 1、本征式電致發(fā)光、本征式電致發(fā)光 本征式電致發(fā)光就是用電場直接激勵電子，電場反向后電子與中心(空穴)復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象。 本征式電致發(fā)光以硫化鋅為代表，如圖9-4所示。 圖94 高場交流電致發(fā)光的結(jié)構(gòu)1玻璃；2透明電極；3發(fā)光體；4介質(zhì)；5金屬電極 2、注入式電致發(fā)光、注入式電致發(fā)光 注入式電致發(fā)光是由-族和-族化合物所制成的有p-n結(jié)的二極管，注入載流子，然后在正向電壓下，電子和空穴分別由n區(qū)和p區(qū)注入到結(jié)區(qū)并相互復(fù)合而發(fā)光的現(xiàn)象。又稱p-n結(jié)電

22、致發(fā)光。 p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體接觸時，在界面上形成p-n結(jié)。 由于電子和空穴的擴散作用，在p-n結(jié)接觸面兩側(cè)形成空間電荷區(qū)，稱為耗盡層，形成了一個勢壘，阻礙電子和空穴的擴散。如圖9-5(a)所示。圖9-5 p-n結(jié)電致發(fā)光原理（a）熱平衡狀態(tài)；（b）加正偏壓時的狀態(tài) 當(dāng)在p-n結(jié)施加正向電壓時，如圖9-5(b)所示，會使勢壘高度降低，耗盡層減薄，能量較大的電子和空穴分別注入到p區(qū)或n區(qū)，同p區(qū)的空穴和n區(qū)的電子復(fù)合，同時以光的形式輻射出多余的能量。輻射復(fù)合可以發(fā)生在導(dǎo)帶和滿帶之間，也可發(fā)生在雜質(zhì)能級上。 二、電致發(fā)光材料的發(fā)光特性二、電致發(fā)光材料的發(fā)光特性 1、發(fā)光亮度、發(fā)光亮度 在使用電致

23、發(fā)光材料時，最主要的依據(jù)是發(fā)光亮度隨電壓的變化規(guī)律。電致發(fā)光的發(fā)光亮度隨電壓的增加而急劇增高，隨后趨于飽和。 發(fā)光亮度L與外加電壓V的關(guān)系為)V/V(expLL00 2、發(fā)光效率、發(fā)光效率 發(fā)光過程本身的量子效率被稱為內(nèi)量子效率，由此可知輻射復(fù)合是否能競爭過無輻射復(fù)合。 內(nèi)量子效率等于輻射躍遷幾率與全部躍遷幾率之比。只有當(dāng)無輻射復(fù)合幾率遠遠小于輻射復(fù)合幾率時，才能獲得有效的光子發(fā)射。 三、電致發(fā)光材料的種類三、電致發(fā)光材料的種類 直流電壓激發(fā)的粉末發(fā)光材料； 交流電壓激發(fā)的粉末發(fā)光材料； 薄膜型電致發(fā)光材料； p-n結(jié)型電致發(fā)光材料； 高聚物電致發(fā)光材料。 四、電致發(fā)光材料的應(yīng)用四、電致發(fā)光材

24、料的應(yīng)用 電致發(fā)光材料主要用途是制造電致發(fā)光顯示器件。交流粉末電致發(fā)光顯示板除了作照明板使用外，主要用作大面積顯示。直流粉末電致發(fā)光顯示板可用來作數(shù)字顯示器、直流電致發(fā)光顯示電視（樣機）等。發(fā)光二極管用途較廣。它可以用于數(shù)字、文字顯示，如小型計算器、電子手表、數(shù)字化儀表、記數(shù)器以及各種家用電器的顯示等。 有機及聚合物電致發(fā)光材料現(xiàn)狀：有機及聚合物電致發(fā)光材料現(xiàn)狀： （1）器件的穩(wěn)定性差；）器件的穩(wěn)定性差； （2）器件的壽命太短；）器件的壽命太短； （3）發(fā)光效率較低，大部分電能轉(zhuǎn)換成）發(fā)光效率較低，大部分電能轉(zhuǎn)換成為熱能；為熱能； （4）聚合物電導(dǎo)率的最佳值還不清楚；）聚合物電導(dǎo)率的最佳值還不

25、清楚； （5）發(fā)光機理還未完全清楚。）發(fā)光機理還未完全清楚。 射線致發(fā)光材料可分為陰極射線致發(fā)光材料和放射線致發(fā)光材料兩種。 陰極射線致發(fā)光是由電子束轟擊發(fā)光物質(zhì)而引起的發(fā)光現(xiàn)象。 放射線致發(fā)光是由高能的、X射線轟擊發(fā)光物質(zhì)而引起的發(fā)光現(xiàn)象。 一、陰極射線致發(fā)光材料一、陰極射線致發(fā)光材料 陰極射線致發(fā)光材料是指在陰極射線激發(fā)下能發(fā)光的材料，也稱為電子束激發(fā)發(fā)光材料。9.4 射線致發(fā)光材料射線致發(fā)光材料 1、陰極射線致發(fā)光材料的特征值、陰極射線致發(fā)光材料的特征值 陰極射線發(fā)光是在真空中從陰極出來的電子經(jīng)加速后轟擊熒光屏所發(fā)出的光。 發(fā)光包括三個基本過程，即 電離； 電子和空穴的中介運動過程； 電

26、子空穴對復(fù)合發(fā)光過程。 （1）發(fā)光亮度 圖9-6為發(fā)光亮度隨加速電壓的變化曲線。 （2）發(fā)光效率 （3）輻射光譜特性、余輝時間、顆粒尺寸、穩(wěn)定性、對屏玻璃的粘著性能、發(fā)光顏色和衰減等。圖96 發(fā)光亮度隨加速電壓的變化曲線 2、陰極射線致發(fā)光材料的種類、陰極射線致發(fā)光材料的種類 陰極射線致發(fā)光材料主要是熒光粉與激發(fā)劑組成的復(fù)合物質(zhì)，根據(jù)基質(zhì)材料不同分為以下幾種：（1）氧化物熒光粉：這類材料以氧化鋅為代表應(yīng)用較廣泛。（2）硫化物熒光粉：這類材料以硫化鋅和硫化鎘為代表，常以銀、銅作為激活劑。硫化物熒光粉的優(yōu)點是亮度高，改變激活劑的用量能夠改變發(fā)光顏色。（3）硅酸鹽熒光粉：這類材料以錳激活的正硅酸鋅為

27、代表，優(yōu)點是具有高度的穩(wěn)定性，對雜質(zhì)的污染不敏感，能承受較大的過熱和電流。（4）鎢酸鹽熒光粉：最為典型的鎢酸鹽熒光粉是 CaWO4: W 。與硅酸鹽熒光粉一樣性能相當(dāng)穩(wěn)定。（5）稀土族熒光粉：這類材料的優(yōu)點是發(fā)光效率高，耐電子和離子的轟擊性能好，近些年來發(fā)展較快。如Y2O3: Eu發(fā)紅光，Y2SiO5: Ce發(fā)綠光。 二、二、X射線致發(fā)光材料射線致發(fā)光材料 發(fā)光原理為：發(fā)光材料在X射線照射下發(fā)生康普頓效應(yīng)和吸收X射線，均可產(chǎn)生高速的光電子。光電子經(jīng)過非彈性碰撞，產(chǎn)生第二、三代電子。這些電子可激發(fā)或離化發(fā)光中心，發(fā)出光來。因而，一個 X 射線的光子可以引起很多個發(fā)光光子。X 射線發(fā)光材料在發(fā)光材料中使用較早而且其應(yīng)用量很大，它的主要應(yīng)用之一是制作 X 射線顯示屏。