无机固体发光材料课件.ppt

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1、第五章　固体无机发光材料几种常见的发光现象名称激发方式光致发光用紫外、可见或红外光照射电致发光气体放电或固体受电场的作用阴极射线发光电子束轰击放射线发光核辐射的照射X射线发光X射线的照射摩擦发光机械压力化学发光化学反应本章内容●发光材料的发展现状和基本概念●发光材料的发光原理●发光材料的制备●发光材料的应用前景发光材料的应用5.1发光材料的应用和基本概念荧光灯电视机电子屏幕传感器装饰品装饰品发光字发光字指示牌发光材料可用作事故及蔽发光指示器、机场、海上的航标灯、路标、车牌等方面，同样也可用于装饰。可以说，除专门使用发光材料的部门之外，还有数十种专门用途，同时范围一年比一年在扩大。它在工业、

2、农业、医学、交通、军事等领域均有重要应用，是一种精细高技术产业。某些无机物所以具有发光性能是与合成过程中化合物（发光材料基质）晶格里产生的结构缺陷和杂质缺陷有关。分类：激活发光非激活发光★两个概念：基质、激活剂发光材料的化学成分表示形式：MR：A。MR为发光材料的基质，A为激活剂。例如：ZnS：Cu当必须指出发光材料的定量组成时（以%计），在组分化学式之后的括号中注明组分的相对质量含量，例如：ZnS(60)·CdS（40）：Ag（0.02）。有时在化学式中还给出所用的助熔剂以基质及合成温度（℃），例如：ZnS：Ag（0.02）NaCl（2）800℃。此即表示以ZnS基质的质量为100，则含

3、Ag为基质质量的0.02%；助熔剂含量为基质质量的2%；灼烧温度为800℃。5.2固体中的缺陷理想晶体缺陷晶体晶体中的缺陷决定着固体物质的化学活性，而且各种缺陷还规定了晶体的光学、电学、磁学、声学、力学和热学等方面的性质，从而使晶体成为重要的功能材料。晶体中重要缺陷的分类本征缺陷：是指的那些虽不含有外来杂质，但其结构并不完善的晶体。表现为：①晶体中各组分偏离化学整比性；②点阵格位上缺少某些原子；③在格位间隙的地方存在有间隙原子；④一类原子占据了另一类原子应该占据的格位。这样就在晶体中相应地形成了空位缺陷、间隙原子缺陷和错位缺陷等。杂质缺陷：某种外来的杂质原子进入某种物质的晶格中，取代其中某

4、个原子或挤入其间隙的缺陷叫杂质缺陷。缺陷的表示符号为了表示晶格中各类点缺陷，通常是采用克罗格和文克所提出的一套符号。符号的形式如下：缺陷的名称分别用符号代表：空位缺陷V（系空位的字首）；杂质缺陷则用该杂质的元素符号表示；电子缺陷用e表示，空穴缺陷用h表示。缺陷符号的右下角的符号标志着缺陷在晶体中所占的位置：用被取代的原子的元素符号表示缺陷是处于该原子所在的点阵格位上；用字母i表示缺陷是处于晶格点阵的间隙位置有效电荷不同于实际电荷，有效电荷相当于缺陷及其四周的总电荷减去理想晶格中同一区域处的电荷之差。你能说出它们表示什么意思吗？VAVBAiBiABBACaNa.VNa’缺陷的缔合上面我们讨论

5、的是各种孤立的缺陷，即：取代原子和间隙原子，杂质缺陷和本征缺陷；中性的和荷电的。如果这些缺陷在整个晶体中杂乱无序地分布着，那么就存在一定的机会，使得两个或多个缺陷可能会占据着相邻的格位，这样它们就可以互相缔合，形成缺陷的缔合体，可以生成二重、三重缔合体，缺陷浓度低时，这种相邻缺陷的缔合数就少。缺陷之间最主要的吸引力是具有异性电荷缺陷之间的库伦引力。缺陷的缔合除发生在取代杂质和空位缺陷之间外，还可发生在空位缺陷与空位缺陷之间、杂质与间隙原子之间等等。例如：5.3固体中杂质的扩散扩散是由热运动所引起的杂质原子或基质原子的一种输运过程。扩散是由于体系内存在有化学势梯度或电化学势梯度的情况下，所发

6、生的原子或离子的定向流动和相互混合过程。扩散的结果是最终消除这类化学势或电化学势梯度。在没有外界势场的作用下，最后达到体系内组分浓度的均匀分布。扩散机理有以下几种：①间隙扩散机理②空位扩散机理③环形扩散机理5.4固相反应固相反应是指那些有固态物质参加的反应。它可以归纳为下列几类：①一种固态物质的反应，如固体物质的热解、聚合；②单一固相内部的缺陷平衡；③固态和气态物质参加的反应；④固态和液态物质之间的反应；⑤两种以上固态物质之间的反应；⑥固态物质表面上的反应，如固相催化反应和电极反应。一般来说，反应产物之一必须是固态物质的反应，才能叫做固相反应。对于固相反应来说，决定的因素是固态反应物质的晶

7、体结构、内部的缺陷、形貌（粒度、孔隙度、表面状况）以及组分的能量状态等等；5.5晶体的发光★一、发光中心绝大多数的发光晶体都具有发光中心。发光中心可以是某种杂质离子，即激活剂离子，也可以是晶体中的某种原子集团。发光中心中的电子在不同能量状态间的跃迁，就导至光的吸收和发射。复合发光激活剂离子的外层电子受晶体场的作用较强，以至在被激发后就会进入导带，参与晶体的光导电作用。电子与空穴通过发光中心复合而发光。这种发光叫做复合发光