光电子材料及应用课件：4-2-无机固体发光材料

《光电子材料及应用课件：4-2-无机固体发光材料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1第四章无机固体发光材料24.2长余辉发光材料3长余辉现象俗称夜光现象，在古代就已被人们发现，盛传的“夜明珠”、“夜光璧”就是由萤石类矿物组成。这类材料能够存储日光的能量而在夜晚又以发光的形式缓慢释放这些能量。4.2.1长余辉材料研究历史44.2.1长余辉发光材料长余辉发光材料又被称为蓄光材料、蓄能发光材料或夜光材料等，统指能够储存激发光能量并在光源关闭后缓慢释放光的材料。激发光：太阳光或人工光源所产生的光发射光：可见光，而且在激发停止后仍可继续发光56长余辉材料不消耗电能，但能把吸收的天然光等储存起来，

2、在较暗的环境中呈现出明亮可辨的可见光，具有照明功能，可起到指示照明和装饰照明的作用，是一种“绿色”光源材料。71603年意大利鞋匠Vencen炼金时烧出能够在夜间发出红色冷光的石头。1669年发现磷元素，这种元素能够发出微弱的冷光。1866年法国的Sidot首先制备了ZnS:Cu，最早开展了这一系列长余辉材料的研究工作。第一代长余辉材料主要是硫化锌和硫化钙荧光体4.2.1长余辉材料研究历史8硫化锌材料在很长一段时间内都是发光学研究工作的中心，可以说它是在发光材料中开展研究最多的一种材料，其应用亦最为广泛。

3、1992年以前，发光颜色为黄绿色的蓄光材料ZnS:Cu，因为发光亮度最高而一直受到人们的重视。以ZnS为基质的绿、橙色夜光粉已得到了广泛的研究，并且很早就实现了工业化生产。经逐步完善，在加人Co，Er等激活剂后，该材料的余辉时间由原来的200min延长至约500min。4.2.1长余辉材料研究历史9~1960，日本的研究人员发现了SrAl2O4:Eu2+的长余辉现象，并对其产生了广泛的研究兴趣，而对这种材料进行的进一步深人研究表明，其余辉性能显著地比硫化物基材料提高。~1990，通过在此体系中掺杂三价稀土

4、离子，开发出了性能有显著提高的新型长余辉发光材料SrA12O4:Eu2+,Dy3+。4.2.1长余辉材料研究历史10该材料用紫外光或日光激发后均能发射明亮持久的绿色长余辉，余辉发射峰位于520nm，为Eu2+的5d-8S跃迁发光，同时其余辉亮度、余辉时间、材料化学稳定性都远远超过了硫化物基长余辉发光材料。这种长余辉发光材料的出现引起了人们对寻找新型长余辉发光材料的极大兴趣，近几年来有关长余辉发光材料的研究报告纷纷出现。4.2.1长余辉材料研究历史11Eu2+掺杂的长余辉发光材料的发光机理空穴转移模型（P1

5、21）电子陷阱模型（P122）位型坐标模型（P123）4.2.2长余辉发光材料的发光机理12Ce3+、Pr3+、Tb3+等三价稀土离子掺杂的长余辉发光材料的发光机理能量传递模型（P124）电子转移模型（P124）4.2.2长余辉发光材料的发光机理1313A-稀土激活的硫化物长余辉材料硫化物长余辉材料的基质：主要是锌和碱土金属硫化物。激活离子：Eu2+4.2.3几种主要的长余辉发光材料1414稀土激活的硫化物长余辉材料的发光颜色较为丰富，尤其是红色发光是其他基质长余辉材料尚无法实现的。ZnS：Eu2+；Sr

6、S：Eu2+,Er3+；Ca1-xSrxS：Eu2+,Dy3+,Er3+4.2.3几种主要的长余辉发光材料15ZnS:Eu2+的发光长余辉时间较长，主要是由于激活剂Eu2+产生的作用Eu2+的5d能级在许多晶体材料中都低于其4f能级的最低激发态，因此发光类型属于d-f跃迁带状光谱稀土离子的5d→4f跃迁属于允许跃迁，所以发光衰减很快，通常为微秒级但ZnS:Eu2+中的Eu2+的5d→4f跃迁所需时间却很长，可达数十分钟4.2.3几种主要的长余辉发光材料16目前研制的ZnS型长余辉材料的颜色有红光和黄色黄色

7、磷光粉的余辉时间为10h左右红色磷光粉的余辉时间在30min通过调整原料配方和制备工艺，可大大拓宽ZnS型长余辉材料的适用范围4.2.3几种主要的长余辉发光材料1717B-稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料是指以碱土金属(主要是Sr、Ca)铝酸盐为基质，Eu2+为激活剂，Dy3+和Nd3+等中重稀土的离子为辅助激活剂的发光材料。4.2.3几种主要的长余辉发光材料1818B-稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料最具代表性而且性能最好的铝酸盐基长余辉发光材料是稀土离子掺杂的MA12O3：E

8、u2+，Re3+其中M是碱土金属元素，RE（铼）是稀土元素。Eu3+是发光中心，RE则会导致缺陷能级的形成，从而形成长余辉。不同的M会使Eu2+处于不同的晶体场强度发生明显的变化，从而产生不同的发光和余辉颜色4.2.3几种主要的长余辉发光材料1919稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料主要有SrAl2O4：Eu2+SrAl2O4：Eu2+，Dy3+（镝）Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+CaAl2O4：Eu2+，Nd3+（钕）