《发光材料的制备和特性研究274实验.docxVIP

材料物理综合实验报告实验题目：发光材料的制备和特性研究物理与能源学院 材料物理专业___2011___级____1___班学号__106072011274______姓名__赖婷婷___________指导老师:__林林老师______发光材料的制备和特性研究（实验报告）摘要：本实验用高温固相法制备钼酸钇镝，通过紫外分光光度计对材料的激发强度和发射强度进行测试，结果发现钼酸钇镝在波长为353nm时激发峰最强，在波长为383.5nm时的发射峰最强引言：发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程，是热辐射之外的另一种辐射。要确定某一种材料是否发光并没有明显的界限，一般激发条件下不发光的材料在非常强的能量激发下有微弱的发光。有些材料需要提高纯度，发光才能变强，有些材料则需要掺入一定量的激活剂才能发光发光材料在信息、能源、材料、航天航空、生物技术和环境科学等领域有着广泛的应用前景，对全球信息高速公路的建设及国家经济和科技的发展有着举足轻重的推动作用。稀土离子掺杂材料的上转换发光，是一种吸收两个或两个以上的低能光子发射出一个高能光子的发光过程。掺杂在晶体或玻璃态物质基质中的稀土离子，可以通过激发态吸收和各种能量传递过程被激发至高于泵浦能量的能级而向下跃迁产生上转换发射。发光材料种类和应用对固体发光材料而言，发光材料主要包括无机材料和有机材料两大类，根据其被激发的方式不同可以具体划分为以下几种类型: 稀土发光材料的发光原理： 三价稀土离子：La3+： [Xe] 4f0------Lu3+：[Xe]4f14 [Xe]=[Kr]4d105s25p6，三价稀土离子，4f电子能量最高。三价稀土离子的发射和激发绝大多数是由4f电子在f组态内不同能级之间的跃迁而产生的，称为4f－4f跃迁,4f－4f跃迁种类丰富，谱线很多。4f电子能量高于5s和5p，但比5s和5p电子离核近，处于内层。5s25p6形成了良好的电屏蔽，三价稀土离子掺入晶体时，在晶体中比较独，4f能级位置受晶体的影响不大，在所有晶体中都差不多在+3价稀土离子中，Y3+和La3+无4f电子，Lu3+的4f亚层为全充满的，都具有密闭的壳层。因此是光学惰性的，适用于作基质材料。从Ce3+到Yb3+，电子依次填充在4f轨道，从f 1 到 f 13，其电子层中都具有未成对电子，其跃迁可产生发光。这些离子适于作为发光材料的激活离子。 Dieke图：三价稀土离子在LaCl3晶体中的4f电子能级图 固体发光原理发光的定义是物质受外界激发而吸收能量，然后跃迁至激发态（非稳定态），在返回到低能态的过程中，以光辐射的形式释放能量。如果辐射的光为可见光，则称为固体发光。在各种类型激发作用下能量发光的物质称为发光材料。一般的说，发光材料是由两部分组成：激活离子（发光中心的掺杂离子）以及基质（材料的主体）。发光是和晶体内部的能量传递、缺陷结构、载流子迁移、能带结构等微观过程有关的一种宏观现象。故固体发光过程下图所示固体发光原理其中 M 表示晶体基质，在基质 M 中掺入两种离子 A 和 S。当基质晶格 M 吸收激发能后，把能量传递给掺杂的外来离子，使其跃迁至激发态，当激活离子返回到基态时可能有三种过程发生：(1) 以热的形式释放激发能量，称为“无辐射弛豫”，也叫荧光猝灭；(2) 以光辐射形式释放能量，此为“发光”现象； (3) S 离子将吸收的激发能传递给离子 A，即 S 吸收的全部或部分激发能通过 A 离子释放。称为“敏化发光”。在第三种过程中，我们一般地将 A 离子叫做激活剂，S 为敏化剂。稀土离子是常用的激活离子，在周期表中的位置如下图。荧光粉的发光原理那不同的发光材料有不同的发光过程和机制，下面我们有必要简述一下荧光粉的发光原理：(1)发光中心指激活剂或基质晶格，从外部吸收能量。一般高能激发是基质晶格吸收能量，再传递给发光离子，发光离子从基态 E0被激发到激发态能级 E2。激活剂被直接激发多出现在紫外或可见辐射。(2) 被激发到高激发态的离子以热(无辐射)的形式释放一部分能量，达到亚稳态能级 E1，然后电子从能级 E1跃迁至基态 E0，以发光(辐射)的形式释放激发能。荧光粉的发光原理制作工艺：作为光电产业的重要材料，金属钼酸盐在光致发光、光导纤维、闪烁器、微波器件、湿度传感器、催化剂等方面的应用十分广泛。其中，具有白钨矿结构的钼酸盐材料的研究最为广泛。在发光材料应用方面，大多数此类钼酸盐都是重要的闪烁体或 X 射线发光体。另外，钼酸根具有特殊性质, 钼离子被 4个氧离子包围，位于四面体的对称中心，具有很好的稳定性，在紫外光作用下，钼酸根能发出蓝色至黄色光谱线，并传递给掺杂在钼酸盐基体中的稀土离子，因而，掺杂稀土钼酸盐荧光粉被认为是一种很有前途的 LED 转换用荧光粉。目前发