1发光的定义基本物理过程及现象讲解.ppt

* 光子分步发射 真空紫外激发下YF3：Pr的发光 到1I6的跃迁位于405nm，属于可见光的深紫区。其余几条都在紫外区 在这种材料中，用真空紫外激发，可见光发射量子效率达到140 % * 逐次能量传递 真空紫外激发下LiGdF4:Eu中两步能量传递引起的量子剪裁发光 * 铒离子的向上转换过程 * 能量传递 浓度猝灭 激活剂离子之间的交叉驰豫； 激活剂浓度增加，激活剂和缺陷、杂质之间迁移速率加大，更容易到达猝灭中心。 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院 第一章 发光的定义、基本物理过程及现象 仇怀利 * * 主要内容： 一、发光的定义和分类 二、基本物理过程和现象 * 发光的定义 什么是发光？ 太阳、星星 白炽灯、蜡烛 月光、极光 “鬼火” 荧光猪肉很可能是生猪在饲养环节即被喂食过过量含磷饲料，导致猪体内磷含量超标；“也可能是这块猪肉感染了细菌，有一种荧光菌，如果猪肉在切割中沾上这种菌，菌的代谢物就会让猪肉发出蓝色荧光”。 * 发光的定义 什么是发光？ 发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，而这种多余能量的发射过程具有一定的持续时间。 发光区别于光的散射、反射等物理过程。 * 发光的定义 发光的两个主要特征 发出的总辐射中超出热辐射的部分； 当激发源停止对物体的作用后，发光现象还会持续一定的时间。 * 发光的分类 按照发光时间长短 荧光：物质在受激发时的发光； 磷光：激发停止后的发光； 一般以持续时间分界： 说明物质在接受激发能量和产生发光的过程中，存在着一系列的中间过程。 10-8 S t 磷光 荧光 * 发光的分类 按被激发的方式分类 光致发光photoluminescence 电致发光electroluminescence 阴极射线发光cathode luminescence X射线发光及高能粒子发光 化学发光 生物发光 * 发光的分类 光致发光photoluminescence 是用光激发发光体引起的发光现象。 它大致经过吸收、能量传递及光发射三个阶段。 光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过激发态。 能量传递则是由于激发态的运动。 举例： * 发光的分类 电致发光 本征型电致发光 施主或陷阱中通过电场或热激发到达导带的电子，或从电极通过隧穿效应进入材料中的电子，受到电场加速获得足够高的能量，碰撞电离或激发发光中心，最后导致复合发光。 p-n结注入式电致发光 当半导体p-n结正向偏置时，电子(空穴)会注入到p(n)型材料区。这样注入的少数载流子会通过直接或间接的途径与多数载流子复合。 * 发光的分类 阴极射线发光 发光物质在电子束激发下所产生的发光。 入射电子激发发光物质离化原子中的电子，产生次级电子，次级电子激发发光物质产生发光。 电视机 雷达 示波器 * 发光的分类 X射线及高能粒子发光 在X射线、γ射线、α粒子和β粒子等高能粒子激发下，发光物质所产生的发光 。 次级电子激发或离化发光物质，这些激发或离化状态重新回到平衡态时，就产生了发光。 * 发光的分类 化学发光 由化学反应过程中释放出来的能量激发发光物质所产生的发光 。 * 发光的分类 生物发光 在生物体内，由于生命过程的变化，其相应的生化反应释放的能量激发发光物质所产生的发光 。 １９６０年，经精密测定发现，萤火虫体内化学反应所得的能量中约９０％都转化为光，这种转化效率是迄今发光系统中最高的。科学家认为，如果能根据这次研究获得的荧光素酶立体构造的知识，进一步弄清萤火虫发光反应中转化效率如此高的原因，将有助于开发节约能源的生物纳米机器。 * 基本物理过程及现象 电子－声子耦合 能量传递 材料分类 * 电子－声子耦合 吸收、发射、无辐射跃迁 * 具有畸变八面体对称性的Cu+格位具有无序的本征能量值及声子辐射支助的模式（这是在吸收光谱中出现宽带结构的成因） 干福熹 and 邓佩珍, 激光材料. 1996.12, 上海: 上海科学技术出版社. * 电子－声子耦合 电子－声子相互作用，引起发光性质的随温度变化； 发光中心间及发光中心与其他原子相互作用，引起激发迁移和能量传递。 * 电子－声子耦合 无辐射跃迁 温度猝灭 向下能级无辐射跃迁引起的温度猝灭； 通过上能级的热猝灭。 * 能量传递 能量传递 供体(D)：在这个过程中失去能量的中心； 受体(A)：在这个过程中获得能量的中心。 * 能量传递 通过与晶格振动交换能量实现能量守恒 公式？ * 能量传递 同种中心间两种能量传递方式 （a）激发迁移； （b）交叉驰豫 * 钕离子的交叉驰豫过程 聂秋华, 光纤激光器和放大器技术. 1997, 北京: 电子工业出版社. * 分立中心的发光 上转换发光 发射光子能量大于激发光子能量 量子剪裁