NaYF4：Yb／Tm上转换荧光材料的制备及发光性质研究

发光材料

上海理工大学目录一、引言 (1) 二、发光现象及其原理 (1) 2.1荧光现象 (1) 2.2 LED现象 (2) 2.3白炽灯现象 (2) 2.4 HID现象 (2) 2.5有机发光原理 (2) 三、发光材料的应用 (3) 3.1光致发光材料 (3) 3.2阴极射线发光材料 (4) 3.3电致发光材料 (4) 3.4辐射发光材料 (4) 3.5光释发光材料 (5) 3.6热释发光材料 (5) 3.7高分子发光材料 (5) 3.8纳米发光材料 (6) 四、结束语 (6) 五、参考文献 (7)

发光材料一、引言众所周知[1]，材料、能源和信息是21世纪的三大支柱。发光材料作为人类生活中最为重要的材料之一，有着极其重要和特殊的地位。随着科学技术的进一步发展，发光材料广泛运用于化工、医药食品、电力、公用工程、宇航、海洋船舶等各个领域。各种新型高科技在运用于人类日常生活中，势必都需要用到部分不同成分和性质的发光材料。从20世纪70年代起，科学家们发现将稀土元素掺入发光材料，可以大大提高材料的光效值、流明数和显色性等性能，从此开启了发光材料发展的又一个主要阶段。世界己经离不开人造光源，荧光灯作为最普遍的人造光源之一己在全世界范围内开始应用，据统计全世界60%以上的人工造光是由荧光灯提供的，而大部分荧光灯就是利用稀土三基色荧光粉发光的。二、发光现象及其原理不同发光材料的发光原理不尽相同，但是其基本物理机制是一致的:物质原子外的电子一般具有多个能级，电子处于能量最低能级时称为基态，处于能量较高的能级时称为激发态;当有入射光子的能量恰好等于两个能级的能量差时，低能级的电子就会吸收这个光子的能量，并跃迁到高能级，处于激发态;电子在激发态不稳定，会向低能级跃迁，并同时发射光子;电子跃迁到不同的低能级，就会发出不同的光子，但是发出的光子能量肯定不会比吸收的光子能量大。 2.1荧光现象荧光发光的主要原理:紫外线的光子的能量比可见光的能量大;当荧光物质被紫外线照射时，其基态电子就会吸收紫外线的光子被激发而跃迁至激发态;当它向基态跃迁时，由于激发态与基态间还有其他能级，所以此时释放的光子能量就会低于紫外线的能量，而刚好在可见光的范围内，于是荧光物质就会发出可见光，这种光就叫做荧光。常见的日光灯发 1

上转换发光机理与发光材料整理

上转换发光机理与发光材料一、背景早在1959年就出现了上转换发光的报道，Bloemberge在Physical Review Letter上发表的一篇文章提出，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。1966年，Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发现，当基质材料中掺入Yb3+离子时，Er3+、H03+和Tm3+离子在红外光激发时，可见发光几乎提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的观点。二、上转换发光机理上转换材料的发光机理是基于双光子或者多光子过程。发光中心相继吸收两个或多个光子，再经过无辐射弛豫达到发光能级，由此跃迁到基态放出一可见光子。为了有效实现双光子或者多光子效应，发光中心的亚稳态需要有较长的能及寿命。稀土离子能级之间的跃迁属于禁戒的f-f 跃迁，因此有长的寿命，符合此条件。迄今为止，所有上转换材料只限于稀土化合物。三、上转换材料上转换材料是一种红外光激发下能发出可见光的发光材料，即将红外光转换为可见光的材料。其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量。这种现象违背了Stokes定律，因此又称反Stokes定律发光材料。 1、掺杂Yb3+和Er3+的材料Yb3+(2F7/2→2F5/2)吸收近红外辐射，并将其传

递给Er3+，因为Er3+的4I11/2能级上的离子被积累，在4I11/2能级的寿命为内，又一个光子被Yb3+吸收，并将其能量传递给Er3+，使Er3+离子从4I11/2能级跃迁到4F7/2能级。快速衰减，无辐射跃迁到4S3/2，然后由 4S 3/2能级产生绿色发射（ 4S 3/2 → 4I 15/2 ），实现以近红外光激发得到绿色发射。 2、掺杂Yb3+和Tm3+的材料通过三光子上转换过程，可以将红外辐射转换为蓝光发射。第一步传递之后，Tm3+的3H5能级上的粒子数被积累，他又迅速衰减到3F4能级。在第二部传递过程中，Tm3+从3F4能级跃迁到3F2能级，并又快速衰减到3H4。紧接着，在第三步传递中，Tm3+从3H4能几月前到1G4能级，并最终由此产生蓝色发射。 3、掺杂Er3+或Tm3+的材料仅掺杂有一种离子的材料，是通过两步或者更多不的光子吸收实现上转换过程。单掺Er3+的材料，吸收800nm的辐射，跃迁至可产生绿色发射的4S3/2能级。单掺Tm3+的材料吸收650nm的辐射，被激发到可产生蓝色发射的1D2能级和1G4能级。四、优点上转换发光具有如下优点：①可以有效降低光致电离作用引起基质材料的衰退；②不需要严格的相位匹配，对激发波长的稳定性要求不高；③输出波长具有一定的可调谐性。五、稀土上转换材料的应用随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑

上转换发光材料表面修饰羧基的制备与表征

上转换发光材料表面修饰羧基的制备与表征3崔黎黎1,范慧俐1,孟　璐1,徐晓伟2,刘　佳1 (1.北京科技大学应用科学学院化学系,北京100083; 2.北京科技大学材料科学学院无机非金属材料系,北京100083) 摘　要:　利用表面接枝改性法,丁二酸酐作修饰剂,对上转换无机发光材料进行了表面羧基修饰。傅立叶红外吸收光谱证明了羧基的存在,电导率法定量地检测了羧基的含量,热分析表明修饰羧基后材料的热失重过程,扫描电镜显示了修饰后上转换无机发光材料颗粒有的直径有所增加。沉降试验表明修饰羧基后的上转换发光材料在水溶液中的分散稳定性得到了提高。关键词:　上转换;发光材料;表面修饰;羧基中图分类号:　O782文献标识码:A 文章编号:100129731(2007)0120004203 1　引　言理论上,开发生物芯片是基于生物探针分子在固相支持物上进行高密度微阵列排布,待分析样品则通过分子识别与探针分子作用并产生可供检测的高灵敏信号[1]。固相支持物上探针的微阵列通常是通过探针与固相表面的活性官能团之间进行化学偶联反应实现的[2]。固相表面涉及到固态硅片及亚微米乳液微珠[3]、玻片[4～6]、凝胶[7]、消化纤维素[8]、尼龙滤膜[9]和上转换发光材料[10]等。上转换无机发光材料Na [Y0.57Yb0.39Er0.04]F4(以下简称UCP)是一般具有亚微尺寸(0.2～0.4μm),掺杂镧系元素的无机非金属材料;它能够吸收低能量的(长波长)红外光,发射高能量的(短波长)可见光[11]。即是一种可对能量进行上转的无机合成物。此种材料有不易产生光漂白、不受生物流体及环境的影响、可以衍生杂化在生物分子上的特性,可以用它作为荧光探针中的荧光标记材料[11]。但是,UCP的表面没有可以利用的基团,使生物活性分子无法直接共价固定于其表面。本文对上转换发光材料Na[Y0.57Yb0.39Er0.04]F4进行表面修饰羧基的制备与表征,使得发光材料表面携带羧基,可用于结合病毒中所含的氨基(—N H2),从而把病毒和正常细胞区分开来,可以用来进行细胞分离与标记[12]。 2　实　验 2.1　试剂及仪器琥珀酸酐(丁二酸酐)分析纯(上海凌峰化学试剂有限公司);PB缓冲溶液(自制);氨基化上转换发光材料(自制)。昆山KQ5200型超声波清洗器;JB23型定时恒温磁力搅拌器;N EXU S670F T2IR红外分析仪;ZR Y22P综合热分析仪作热分析;扫描电镜2SU2 PRA55(德国蔡斯公司(ZEISS))。 2.2　实验步骤称取一定量上转换发光材料加入有80ml异丙醇的锥形瓶中,超声达到完全分散;磁力搅拌下依次加入约7ml的蒸馏水、9ml的25%的氨水;在一定温度下,磁力搅拌10min,加入少量正硅酸乙酯。30min后,再加入1ml的32氨丙基三乙氧基硅烷,加入一定量的催化剂,反应进行60min;产物离心分离,得到氨基化上转换发光材料;将氨基化的上转换发光材料于100ml 的圆底烧瓶中;加入100ml p H=11.0PB缓冲溶液溶解后的琥珀酸酐,超声3min;磁力搅拌,室温下反应8h;离心分离,用p H=4.7PB缓冲溶液作清洗液。离心分离,在120℃的温度下烘干,即得到表面羧基化的UCP。 2.3　羧基的定量检测方法一般测定羧基含量的方法有酸碱滴定法[13]、电位法和电导法等[14,15]。由于材料表面修饰羧基的量很少,采用电导滴定法测定材料表面羧基含量。电导滴定法是先把盐基变成酸的形式,在中性盐存在下用NaO H标准溶液进行电导滴定。以电导为纵坐标,滴定消耗的NaO H毫升数为横坐标作图,从图上的转折点可计算出羧基的含量[16]。 3　结果与讨论 3.1　红外光谱分析修饰后的材料的结构式如图1所示。在谱图(图2(b))中可以看出各个特征吸收。3387cm-1处的强而宽的吸收峰,是O H的伸缩振动;2939和2882cm-1的吸收峰,是—CH-2的对称以及反对称伸缩振动吸收峰;1146和1044cm-1处的吸收峰是—CH-2的面内摇摆振动吸收带。1657cm-1是酰胺中υC=O的特征吸收峰,常称为“酰胺Ⅰ带”;羧基中羰基的伸缩振动在1700cm-1处;1368cm-1处的吸收峰是C—O振动产生 4功能材料2007年第1期(38)卷 3基金项目:国家自然科学基金资助项目(50372006,20273007) 收到初稿日期:2006207218收到修改稿日期:2006209226 通讯作者:范慧俐作者简介:崔黎黎　(1981-),女(满族),辽宁人,在读硕士,师承范慧俐教授,主要从事上转换发光材料及其表面修饰的研究。

发光材料技术应用及发展前景

发光材料技术应用及发展前景 CRT显像管：我们家庭所用的电视以及绝大多数的电脑终端显示器所用的显像管确实是CRT技术，阴极射线管（CRT）的特点是色彩鲜艳丰富，制备工艺成熟，成本低廉，然而由于CRT技术设备的电视机及其他显示器的体积庞大，而且也专门繁重，专门是大尺寸的显示器，如29in电视机的厚度超过70cm，质量超过50kg。差不多不能满足人们的要求，基于CRT 的缺点，人们又采纳了一些新技术来使CRT平板化，其中比较成熟的技术是低压荧光管（VFD）技术，以VFD技术为基础的显示器的体积明显降低，厚为1cm，质量也大为减轻，另一种相对成熟的技术而且具有庞大进展潜力的的技术是场发射（FED）技术。以场发射技术为基础制备的显示器厚度只有几毫米。 VFD低压荧光管：在29世纪60年代，电子运算机市场获得急速的扩大，为习惯运算器的数码显示需求，产生了真空荧光平板显示器VFD，随着各种技术的进展，是VFD进入高密度显示领域，目前具有数字显示,图像显示画面显示功能的VFD差不多广泛运用在各种仪器显示包括汽车家电通信设备以及大显示屏幕显示器等领域。然而由于VFD技术受到彩色化功耗大辨论率低腔体中真空的保持等咨询题的限制，近几年的市场份额有下降得趋势 FED场发射显示技术 FED技术是继VFD后，针对CRT平板化的又一次新的努力图2各类电视机功耗的比较 OLED前景展望：从目前显示技术的进展趋势来看，OLED无疑是会带来显示产品集体换代的一项新技术。现在要紧的技术突破还在于大尺寸工艺，色彩，

以及使用寿命。只是目前萎靡的液晶市场或许会激发厂商们尽早提速OLE D大面积进入市场的决心，提速OLED的研发及生产工艺的改进或许差不多在厂商们的打算之内。所以我们不能希望OLED不久会以一种低价格的姿势进入市场，任何一种革命性的新技术均随着市场及技术的成熟才慢慢地平易近人，这段时刻往往需要几年，OLED的前景是十分让人看好的。 CES 2009展索尼首发21英寸OLED电视，辨论率为1366×768 OLED超薄柔软可卷曲的特性使其的应用方向更广，超低的功耗更符合目前时代进展的需求，在今后我们将会看到更多的地点显现OLED 的身影。相信5年内，壁画般的显示产品也将会在市场内显现，拭目以待吧。液晶显示器件(LCD)是个人应用显示器中最有进展潜力的显示器件。反射型液晶显示器件的功耗每平方厘米在一微瓦以下,是目前世界上最省电的显示器。由于液晶产业的进展,应用显示器的地点也就越来越多,如个人计时用的各种电子表、电子钟、万年历;个人通信用的"BP"机、"老大大";个人学习用的运算器、电子字典、电子翻译器、电子课本;个人工作用的电子记事簿、PDA、掌上微机;个人娱乐用的电子游戏机、电子照相机、电子摄像机、液晶小电视等。液晶显示产业的进展,将给个人大量、广泛地使用显示器带来一次革命。而个人大量应用显示器,可随时、随处获得信息,这又将大大推动世界信息产业的进展。我国的液晶产业应着重进展个人应用的液晶显示器,在个人应用显示器上与世界各国展开竞争。另外,由于液晶显示器的工作电压低、无辐射、

发光材料

发光材料连新宇豆岁阳董江涛陈阳郭欣高玮婧北京交通大学材料化学专业100044 摘要：本文简要介绍了发光材料的发光机理，并根据机理分类介绍了几种典型的发光材料。补充介绍了新型发光材料并对发光材料的现状进行了介绍对其应用和发展前景做了展望。关键词：发光材料分类新型展望 1 引言发光材料已成为人们日常生活中不可缺少的材料，被广泛地用在各种显示、照明和医疗等领域，如电视屏幕、电脑显示器、X射线透射仪等。目前发光材料主要是无机发光材料，从形态上分，有粉末状多晶、薄膜和单晶等。最近，有机材料在电致发光上获得了重要应用。[１] 2 发光材料发光是一种物体把吸收的能量，不经过热的阶段，直接转换为特征辐射的现象。发光现象广泛存在于各种材料中，在半导体、绝缘体、有机物和生物中都有不同形式的发光。发光材料分为有机和无机两大类。通常把能在可见光和紫外光谱区发光的无机晶体称为晶态磷光体，而将粉末状的发光材料称为荧光粉。[2] 常用的发光材料按激发方式分为： (1) 光致发光材料，由紫外光、可见光以及红外光激发而发光，按照发光性能、应用范围的不同，又分为长余辉发光材料、灯用发光材料和多光子发光材料。 (2) 阴极射线发光材料，由电子束流激发而发光的材料，又称电子束激发发光材料。 (3) 电致发光材料，由电场激发而发光的材料，又称为场致发光材料。 (4) X射线发光材料，由X射线辐射而发光的材料。 (5) 化学发光材料，两种或两种以上的化学物质之间的化学反应而引起发光的材料。 (6) 放射性发光材料，用天然或人造放射性物质辐照而发光的材料。 2.1光致发光材料 2.1.1光致发光材料的定义发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象，称为光致发光。光致发光材料一个主要的应用领域是照明光源，包括低压汞灯、高压汞灯、彩色荧光灯、三基色灯和紫外灯等。其另一个重要的应用领域是等离子体显示。

上转换荧光纳米探针的制备及其在染料检测上的应用

上转换荧光纳米探针的制备及其在染料检测上的应用【摘要】本文通过溶剂热法，成功地制备了Yb3+和Er3+共掺杂的NaGdF4上转换纳米晶。它具有特殊的发光性能，经过表面修饰后，该纳米晶具有良好的生物兼容性，被应用到检测罗丹明B染料上。结果表明，上转换纳米晶和罗丹明B结合，发生共振能量转移，为检测染料提供了一种新的高效途径。【关键词】上转换纳米晶；制备；染料 0 引言随着生物物理、生物化学、生命科学和医学的不断发展，依赖成像技术进行初步地诊断病情和科学研究的程度越来越深[1]。由于X射线等成像技术存在辐射大、仪器昂贵等缺点，这就促使了纳米探针的发展。在纳米探针中，上转换纳米探针是目前国内外研究热点，它所具有的特殊的发光性能。在生物成像和检测领域都有巨大的应用价值。近些年，有机染料污染对一些水生物来至人类的健康生活构成极大的威胁，因此找到一种快速且高效的检测有机染料的方法十分必要且价值巨大。本文主要应用NaGdF4：Yb，Er上转换纳米晶对有机染料罗丹明B进行检测，并对其形态和结构进一步地进行了研究。

1 实验制备和结构表征 1.1 试剂与仪器实验中使用的氯化钆（99.9%），氯化镱（99.9%），氯化铒（99.9%），氢氧化钠（≥98%），氟化铵（≥98%），甲醇（99.5%），十八烯（90%），油酸（90%）是从Sigma Aldrich 购买。所有的试剂都直接用于化学反应，未经进一步的提纯处理。 1.2 样品制备采用热溶剂法制备稀土离子Yb3+和Er3+掺杂的NaGdF4纳米晶：2mL RECl（0.2 M，RE= Lu，Yb and Er）的水溶液被添加3到12ml 十八烯和4ml油酸的混合液中。混合物在加热30min后被加入5ml NH4F （1.5mmol）和NaOH （1mmol）甲醇溶液，随后加热蒸发掉甲醇和水，再加热到310°C 持续加热60min 后冷却。将产物用乙醇清洗3 次后分散在环己烷溶液中保存。 1.3 结构表征采用H-7650c 型透射电子显微镜来观察纳米颗粒的大小和形貌；采用Hitachi F-2700 荧光光谱仪测试上转化发光性能；测试所用的光源是980nm的红外光、功率可调节的激光器。所有的测试均在室温下进行的。 2 结果与讨论 2.1 光谱特性

发光材料技术应用及发展前景精编版

发光材料技术应用及发展前景公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

发光材料技术应用及发展前景 CRT显像管：我们家庭所用的电视以及绝大多数的电脑终端显示器所用的显像管就是CRT技术，阴极射线管（CRT）的特点是色彩鲜艳丰富，制备工艺成熟，成本低廉，但是由于CRT技术设备的电视机及其他显示器的体积庞大，而且也很沉重，尤其是大尺寸的显示器，如29in电视机的厚度超过70cm，质量超过50kg。已经不能满足人们的要求，基于CRT的缺点，人们又采用了一些新技术来使CRT平板化，其中比较成熟的技术是低压荧光管（VFD）技术，以VFD技术为基础的显示器的体积明显降低，厚为1cm，质量也大为减轻，另一种相对成熟的技术而且具有巨大发展潜力的的技术是场发射（FED）技术。以场发射技术为基础制备的显示器厚度只有几毫米。 VFD低压荧光管：在29世纪60年代，电子计算机市场获得急速的扩大，为适应计算器的数码显示需求，产生了真空荧光平板显示器VFD，随着各种技术的发展，是VFD进入高密度显示领域，目前具有数字显示,图像显示画面显示功能的VFD已经广泛运用在各种仪器显示包括汽车家电通信设备以及大显示屏幕显

示器等领域。但是由于VFD技术受到彩色化功耗大分辨率低腔体中真空的保持等问题的限制，近几年的市场份额有下降得趋势 FED场发射显示技术 FED技术是继VFD后，针对CRT平板化的又一次新的努力 SID2007概况每年5月，由显示协会(SID)组织的世界规模的讨论会与展览会在美国西海岸的一个城市举行，今年的第45届SID年会在美国加州长滩(Long Beach)会议中心举行。会议共收到论文摘要702篇，其中有489篇入选本届讨论会。489篇论文中有279篇在67场专题报告会中口述，其余210篇于5月23号下午集中在一个大厅中，以张贴形式发表，作者与读者进行面对面讨论。令人鼓舞的是全部论文中有24%的作者是学生。提交论文的国家和地区数为21，论文数分布如下：韩国23%，美国22%，日本19%，台湾地区16%，德国4%，我国大陆地区在会上发表的论文数为4篇。这次论文报告会共举行了67场，按专题区分分布如下：LCD 22场；OLED 12场；显示器件制造工艺 5场；PDP 4场；显示电子学 4场；背光源 4场；投影显示 3场； 2场，三维显示 2场；标准与计量 2场，医用显示 2场；电子纸 2场；其它专题各1场(共13场)。

上转换发光材料

上转换发光材料上转换发光的概念：上转换发光是在长波长光激发下，可持续发射波长比激发波长短的光。本质上是一种反-斯托克斯（Anti-Stokes）发光，即辐射的能量大于所吸收的能量。斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。比如紫外线激发发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线。但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。上转换发光技术的发展：早在1959年就出现了上转换发光的报道，Bloembergc在Physical Review Letter上发表的一篇文章提出，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。1966年Auzcl在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发现，当基质材料中掺入Yb离子时，Er3+、Ho3+和Tm3+离子在红外光激发时，可见发光几乎提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的观点。整个60－70年代，以Auzal 为代表，系统地对掺杂稀土离子的上转换特性及其机制进行了深入的研究，提出掺杂稀土离子形成亚稳激发态是产生上转换功能的前提。迄今为止,上转换材料主要是掺杂稀土元素的固体化合物，利用稀土元素的亚稳态能级特性，可以吸收多个低能量的长波辐射，从而可使人眼看不见的红外光变成可见光。 80年代后期，利用稀土离子的上转换效应，覆盖红绿蓝所有可见光波长范围都获得了连续室温运转和较高效率、较高输出功率的上转换激光输出。1994年Stanford大学和IBM公司合作研究了上转换应用的新生长点——双频上转换立体三维显示，并被评为1996年物理学最新成就之一。2000年Chen 等对比研究了Er／Yb：FOG氟氧玻璃和Er／Yb：FOV钒盐陶瓷的上转换特性，发现后者的上转换强度是前者的l0倍，前者发光存在特征饱和现象，提出了上转换发光机制为扩散．转移的新观点。近几年，人们对上转换材料的组成与其上转换特性的对应关系作了系统的研究，得到了一些优质的上转换材料。上转换发光的机理：

OLED-材料的发光原理

掌握未来显示技术：OLED材料的发光原理 2016-11-11OLED新技术众所周知，OLED显示器不需要背光源，在通电的情况下OLED材料可以主动发出红绿蓝三色光。那OLED发光的原理是什么呢？首先上一张大家已经看腻的图：OLED器件结构。 OLED器件结构（来源：百度百科）从图中可以看出，OLED器件自下而上分为：玻璃基板（TFT）、阳极、空穴注入/传输层、有机发光层、电子注入/传输层和金属阴极（顺便吐槽一下百度百科里各层名字的叫法。。。）

发光的部位在器件中间的有机发光层（再具体点就是发光层中的掺杂材料），发光机理如下图所示：有机发光层的发光机理（来源：网络） OLED器件是电流驱动型，在通电的情况下，空穴从阳极进入器件，穿过空穴注入/传输层，电子从阴极进入器件，穿过电子注入/传输层，两者最终到达有机发光层。

接下来要讲解的内容可能会比较生涩，为便于不同层次读者的理解，小编用不同的内容分成基础班和进修班，请各位读者对号入座。基础班：空穴和电子在发光层中相遇，然后复合，形象一点讲的话，就像久未相见的恋人，一见面便紧紧抱在一起；电子空穴复合时会产生能量，释放出光子，你可以将光子理解为下图中情侣头上的心形；我们能看见的光是由无数的光子组成，就像情侣头上不断冒出的小心心；光的颜色由光子的能量决定，如果能量的高低用情侣的亲密程度比喻的话：特别亲密的发出蓝色（能量高发出蓝光），比较亲密的发出绿色（能量适中的发出绿光），一般亲密的发出红色（能量低的发出红光）。

进修班：在讲解OLED发光原理之前，我们先学习一个概念：能级；能级：原子核外电子的状态是不连续的，因此各状态对应的能量也是不连续的，这些能量值就是能级；能级就像楼梯的台阶，只存在1阶、2阶这样的整数，不会出现诸如1.5阶、2.1阶这样的情况，能级的示意图如下；能级（来源：百度百科）在正常状态下，原子处于最低能级，即电子在离核最近的轨道上运动，这种状态称为基态；

led灯的结构及发光原理(精)

led灯的结构及发光原理 50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 led灯结构图如下图所示发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。二、什么是led光源,led光源的特点 1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%

5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级 6. 对环境污染：无有害金属汞 7.颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 8. 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。三、单色光led灯的种类及其发展历史最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。 90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。四、单色光LED的应用最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12 英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。五、白光led灯的开发对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的led灯开发成功。这种led灯是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含

稀土上转换发光材料应用文章

稀土上转换发光及其光电产品推荐目录一、什么是上转换发光？二、镧系掺杂稀土上转换发光的发光原理三、稀土上转换发光材料的应用四、相关光电产品推荐五、几个容易混淆的“上转换”概念一、什么是上转换发光？斯托克斯（Stokes）定律认为材料只能受到高能量的光激发，发射出低能量的光，即经波长短、频率高的光激发，材料发射出波长长、频率低的光。而上转化发光则与之相反，上转换发光是指连续吸收两个或者多个光子，导致发射波长短于激发波长的发光类型，我们亦称之为反斯托克斯（Anti-Stokes）。 Figure 1.常规发光和上转换发光能级跃迁图Figure 2.样品被绿光激光激发之后产生荧光（左边样品为Stokes emission，右边样品为Anti-stokes emission）上转换发光在有机和无机材料中均有所体现，但其原理不同。有机分子实现光子上转换的机理是能够通过三重态-三重态湮灭（Triplet-triplet annihilation，TTA），典型的有机分子是多环芳烃（PAHs）。无机材料中，上转换发光主要发生在镧系掺杂稀土离子的化合物中，主要有NaYF4、NaGdF4、LiYF4、YF3、CaF2等氟化物或Gd2O3等氧化物的纳米晶体。NaYF4是上转换发光材料中的典型基质材料，比如NaYF4:Er,Yb，即镱铒双掺时，Er做激活剂，Yb作为敏化剂。本应用文章我们着重讲讲稀土掺杂上转换发光材料（Upconversion nanoparticles,UCNPs）。二、镧系掺杂稀土上转换发光的发光原理无机材料有三个基本发光原理：激发态吸收(Excited-state absorption, ESA)，能量传递上转换(Energy transfer upconversion, ETU)和光子雪崩(Photon avalanche, PA)。

发光材料与LED综述

功能材料课报告发光材料与LED 摘要：发光材料是一种功能材料，广泛应用于我们日常生活中，例如电视机、日光灯、发光二极管等。本文就应用于LED的两种发光方式，光致发光和电致发光，作了简单的介绍和说明，并着重介绍了LED的原理、发展历史、优点以及应用。在未来的几十年里，发光材料将继续快速向前发展，给我们的生活带来更大的变化。关键词：发光材料；光致发光；电致发光；LED

功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。随着时代的发展，人类将进入一个信息时代。为了解决生产告诉发展以及由此所产生的能源、环境等等一系列问题，更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、功能性的产品，以获得各种优良的综合性能。近年来新型功能材料层出不穷，得到了突破性的进展，功能材料正在渗透到现代生活和生产的各个领域。本文所论述的发光材料即为在不同的能量激发方式下可以发出不同波长的可见光的一种功能材料。一．概述物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光；另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态，在返回到基态的过程中以光的形式放出能量。热辐射发光最常见的例子是太阳和白炽灯，而后一种发光方式应用也很广泛，比如阴极射线管、日光灯、发光二极管等，如图1。图1 两种发光方式的典型例子：白炽灯和日光灯按照激发能量方式的不同，发光材料的分类如下： 1．紫外光、可见光以及红外光激发而发光的为光致发光材料； 2．电子束流激发而发光的为阴极射线发光材料； 3．电场激发而发光的为电致发光材料； 4．X射线辐射而发光的为X射线发光材料； 5．用天然或人造放射性物质辐射而发光的为放射性发光材料。

y发光材料的应用

第二章稀土发光材料的制备及应用近几十年来，稀土发光材料在国内外得到惊人的发展，形成了相当大的生产规模和客观的市场，其产值和经济效益都很高[1-3]。到 90 年代，依然以一定的速度增长。国内外在稀土新材料方面几乎每隔 3~5 年就有一次突破，而稀土发光材料则是这宝库中五光十色的瑰宝。据美国商业信息公司最近统计，在美国稀土各应用高技术领域中，光存储器的年增长率达 50%，灯用稀土荧光粉 20%，名列第二位，电视荧光粉为 3.4%，仅电视用荧光粉1998 年在美国的消费量居稀土消费量第五位，为 104.3 吨，价值 2700 万美元，到 1995 年达 131.5 吨。我国彩电荧光粉及紧凑型荧光灯用稀土荧光粉在 80年代增长速率更快，工业生产规模相当可观，且有部分出口。这表明，稀土发光材料的发展及在稀土各应用领域中占有举足轻重地位。随着新型平板显示器、固态照明光源的发展，对新型高效发光粉体的需求日益增多。由于纳米材料具有其他大颗粒材料所不具有的结构及各种性质如电性质、光性质等，研究纳米稀土发光材料已成为目前引人注目的课题。以钒酸盐、磷酸盐为基质的纳米稀土发光材料都是很具有研究意义及应用价值的稀土荧光粉，比如纳米级 YVO4:Eu，作为一种很好的红光粉体，已经广泛应用于荧光灯以及彩色显像管（CRT）中[4-6]。另外，近来的研究表明纳米级 Y(V,P)O4:Eu，YPO4:Tb在真空紫外区（VUV）有较好的吸收，是很有前途的等离子体平板显示器（PDPs）用的发光材料[7-11]。在纳米尺度的YBO3:Eu3+中，由于表面Eu3+对称性低，使得5D0－7F2 的跃迁几率增加，这改善了YBO3:Eu3+体材料中色纯度低的问题[12 ]。总之，随着科技的发展和人们生活的需要，稀土发光材料的研究面临着新的挑战：这主要包括激发波长的变化，如PDP用荧光粉需真空紫外激发，固态照明用荧光粉需近紫外激发；材料尺寸形态的变化等。这就要求人们改善材料的发光性质或开发新的发光体系。§2-1影响发光的主要因素目前，稀土掺杂发光体系主要包括：稀土氧化物、硼酸盐、钒酸盐、磷酸盐、铝酸盐等体系，不同的体系有着不同的应用背景。比如说，Eu3+、Tb3＋掺杂的硼酸盐、磷酸盐体系可用作PDP荧光材料[13,14]；Eu2+、Dy3+共掺的铝酸盐体系可用作长余辉材料[15]。影响稀土掺杂发光材料发光性质的因素有很多，主要包括基质晶格、发光中心在基质晶格中所处的格位及周围环境、材料的尺寸和形状等[16,17]。因此，基质材料、激活剂的选择，合成方法、合成条件的选择，材料的后处理工艺等是获得新型高效发光材料的关键[18-20]。§2-1-1基质晶格对发光性质的影响一般说来，对于给定的某发光中心，在不同基质中它的发光行为是不同的，因为发光中心的直接环境发生了改变。如果理解了基质晶格是如何决定发光中心的发光性质的，那么就可以非常容易地预测所有发光材料。共价键效应：共价键越强，电子间的相互作用越弱，因为这些电子被分散到更宽阔的轨道上。因此，电子跃迁的能级差由共价键的性质决定。共价键越强，多重项之间的能量间距越小，电子跃迁所需能量越低。这就是电子云膨胀（nephelauxetic希腊语，云膨胀的意思）效应。化学键的共价性越强，则成键原子（离子）双方的电负性差异就越小，这使得两原子之间的电荷迁移态跃迁向低能量区域移动[21,22]。举个例子，氟化物YF3中Eu3+的吸收带要比Y2O3中的处在能量更高的位置，这是因为Y2O3的共价性要比YF3的强。晶体场效应：基质晶格影响离子的发光性质的另一个因素是晶体场，晶体场就是给定离子的

发光材料与应用

发光材料与应用当某种物质受到激发（射线、高能粒子、电子束、外电场等）后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位于可见，紫外或是近红外的电磁辐射，此过程称之为发光过程。或者说，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，这种发射过程具有一定的持续时间。能够实现上述过程的物质叫做发光材料。在实际应用中，将受外界激发而发光的固体称为发光材料。它们可以晶体，非晶，纳米晶，薄膜等形态使用，主要组分是稀土金属的化合物和半导体材料，与有色金属关系很密切。在高激发密度下，许多物质能产生发光，但并不是这些能发光的物质都成为发光材料。通常人们所说的发光材料基本上指该种材料主要用于发光方面的应用，或者是在某种场合下主要作为发光材料应用。发光材料—把某种形式的激发能量转化为发光能，因此对于一个有效的发光材料应具备如下的要求： 1．能够有效地吸收激发能量； 2．能够把吸收的激发能量有效的传递给发光中心； 3．发光中心具有高的辐射跃迁效率。发光材料的构成主要有以下三种形式： 1.由多晶或单晶形态的基质材料和激活剂（发光中心）组成，也可能加入起到能量传递作用的敏化剂； 2.只有基质材料，利用某种本征缺陷作为发光中心； 3.只有基质材料，利用本征激子态或带边电子态产生发光。基质：某种绝缘体或半导体材料，形成基本的能带结构。对于激发能量的吸收起到主要作用。激活剂：掺杂进入机制的某种离子或基团，通常是高效的发光中心，例如稀土离子，过渡族金属离子等。激活剂可以在基质形成的能带结构的禁带中形成鼓励的能级系统，通过这些能级产生发光所需的基态和激发态。敏化剂：掺杂进入机制的某种离子，起到能量传递作用。某能量从吸收处传递到发光中心。发光材料的种类很多。按材料的性质来说，可以分为有机发光材料和无机发光材料。常见的有机发光材料又可以根据结构的不同分为有机小分子发光材料、有机高分子发光材料和有机配合物发光材料三种。按发光性能来说，可以分为光致发光材料、电致发光材料、射线致发光材料、等离子体发光材料和化学发光材料。其中电致发光材料又分为无极电致发光材料和有机/高分子电致发光材料。无机荧光材料的代表为稀土离子发光及稀土荧光材料，其优点是吸收能力强，转换率高，稀土配合物中心离子的窄带发射有利于全色显示，且物理化学性质稳定。由于稀土离子具有丰富的能级和4f电子跃迁特性，是稀土成为发光宝库，为高科技领域特别是信息通讯领域提供了性能优越的发光材料。与无机发光材料相比，有机发光材料具有许多不可比拟的优越性，主要表现在下述三个方面：1.有机材料可以获得在可见光谱范围内的金色发光，特别是无机材料难以获得的蓝光。2.可以直接用十几伏甚至几伏的直流低压驱动，可以与

稀土发光材料的发光机理及其应用

万方数据

稀土发光材料的发光机理及其应用作者：谢国亚，张友， XIE Guoya， ZHANG You 作者单位：谢国亚,XIE Guoya(重庆邮电大学移通学院,重庆,401520)，张友,ZHANG You(重庆邮电大学数理学院,重庆,400065) 刊名：压电与声光英文刊名：Piezoelectrics & Acoustooptics 年，卷(期)：2012,34(1) 被引用次数：2次参考文献(19条) 1.周贤菊;赵亮;罗斌过渡金属敏化稀土化合物近红外发光性能研究进展[期刊论文]-重庆邮电大学学报(自然科学版) 2007(06) 2.段昌奎;王广川稀土光谱参量的第一性原理研究[期刊论文]-重庆邮电大学学报(自然科学版) 2011(01) 3.周世杰;张喜燕;姜峰轻稀土掺杂对TbFeCo材料磁光性能的影响[期刊论文]-重庆工学院学报 2004(05) 4.CARNALL W T;GOODMAN G;RAJNAK K A systematic analysis of the spectra of the lanthanides doped into single crystal LaF3 1989(07) 5.LIU Guokui;BERNARD J Spectroscopic properties of rare earths in optical materials 2005 6.DUAN Changkui;TANNER P A What use are crystal field parameters? A chemist's viewpoint[外文期刊] 2010(19) 7.蒋大鹏;赵成久;侯凤勤白光发光二极管的制备技术及主要特性[期刊论文]-发光学报 2003(04) 8.黄京根节能灯用稀土三基色荧光粉 1990(05) 9.VERSTEGEN J M P J A survey of a group of phosphors,based on hexagonal aluminate and gallate host lattices 1974(12) 10.PAN Yuexiao;WU Mingmei;SU Qiang Tailored photoluminescence of YAG:Ce phosphor through various methods 2004(05) 11.KIM J S;JEON P E;CHOI J C Warm-whitelight emitting diode utilizing a single-phase full-color Ba3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+ phosphor[外文期刊] 2004(15) 12.苏锵;梁宏斌;王静稀土发光材料的进展与新兴技术产业[期刊论文]-稀土信息 2010(09) 13.SIVAKUMAR S;BOYER J C;BOVERO E Upconversion of 980 nm light into white light from SolGel derived thin film made with new combinations of LaF3:Ln3+ nanoparticles[外文期刊] 2009(16) 14.WANG Jiwei;TANNER P A Upconversion for white light generation by a single compound[外文期刊] 2010(03) 15.QUIRINO W G;LEGNANI C;CREMONA M White OLED using β-diketones rare earth binuclear complex as emitting layer[外文期刊] 2006(1/2) 16.BUNZLI J C G;PIGUET C Taking advantage of luminescent lanthanide ions 2005 17.WANG Leyu;LI Yadong Controlled synthesis and luminescence of lanthanide doped NaYF4 nanocrystals[外文期刊] 2007(04) 18.LINDA A;BRYAN V E;MICHAEL F Downcoversion for solar cell in YF3:Pr3+,Yb3+ 2010(05) 19.TENG Yu;ZHOU Jiajia;LIU Jianrong Efficient broadband near-infrared quantum cutting for solar cells 2010(09) 引证文献(2条) 1.杨志平.梁晓双.赵引红.侯春彩.王灿.董宏岩橙红色荧光粉Ca3Y2（Si3O9）2：Eu3+的制备及发光性能[期刊论文]-硅酸盐学报 2013(12) 2.严回.孙晓刚.王栋.吕萍.郑长征C24H16N7O9Sm 的晶体合成、结构与性质研究[期刊论文]-江苏师范大学学报（自然科学版） 2013(3) 本文链接：https://www.360docs.net/doc/e712129144.html,/Periodical_ydysg201201028.aspx