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第二章发光材料基本概念

盖世丽副教授

gaishili@hrbeu.edu.cn

目录

2.1发光材料定义

2.2发光材料的组成

2.3发光过程及发光机理

2.4发光材料的基本性能指标

2.5发光材料的内部能量传输

2.6发光和淬灭

2.7斯托斯定律和反斯托斯定律

2.1发光材料定义

发光材料又称发光体，是一种能把从外界吸收的各种形式的能

量转换为非平衡光辐射（发光）的功能材料，是因为电子在不

同电子轨道能级上的跃迁而产生的。

其中，光辐射分为两类类：平衡辐射温度(热)辐射；非平

利用紫外光、可见光或红外光作为外界激发能量的发光材料为

衡辐射发光

光致发光材料。是本课程主要介绍的材料。

A*

1

A*

2

A

2.2发光材料的组成

基质(host)：材料的主要成分，发光材料的主体化合物

e.g.YO、NaYF、BaYF

2345

激活剂(activator)：发光中心

e.g.Eu3+、Tb3+、Dy3+、Sm3+、Er3+、Tm3+

敏化剂(sensitizer)：可吸收能量并转移至发光离子

e.g.Yb3+、Gd3+

通式基质分子式:敏化剂离子,激活剂离子

激活剂和敏化剂量较少，在材料中部分的取代基质晶体

e.g.YOS:Eu3+和NaYF:Yb3+,Er3+（掺杂）

224

中原有格位上的离子，形成杂质缺陷。

NaYF:Yb3+,Er3+含义:

4

Yb3+和Er3+以固溶形式进入晶格(占据Y3+位置)，并在其

中发生光的吸收和发射过程。

H：基质离子；A：激活剂离子；

S：敏化剂离子

发光材料的构成

基质(host)：材料的主要成分，发光材料的主体化合物

用于承载或固定发光中心的物质

提供可被掺杂离子取代或占据的格位

通常为具有一定晶体结构稳定的晶体材料充当

激活剂(activator)：发光中心（5mol%浓度淬灭）

能够影响甚至决定发光的亮度和颜色以及其它性能

敏化剂(sensitizer)：可吸收能量并转移至发光离子

能够明显增强发光强度的另加杂质

（~25mol%提高能量转换效率）

H：基质离子；A：激活剂离子；

S：敏化剂离子

2.3发光过程及发光机理

在外界能量的激发下，在材料

内部，原子/离子层面上发生如

下过程：

(1)H或S有效吸收激发能；

(2)H或S把能量强烈的传递给

A;

A受到外界能量的激发后产

生特征的可见光辐射—发

光。

能量传递（Energytransfer）：是指某一激发中心把激发能的全

H：基质离子；A：激活剂离子；

S：敏化剂离子

部或部分转