稀土发光材料及其发光原理.
稀土发光材料及其发光原理)
2020/3/26
4
稀土发光材料-电致发光材料
电致发光是将电能直接转换为光能的现象。目前应 用 稀 土 电 致 发 光 的 主 要 为 交 流 薄 膜 电 致 发 光 (ACTFEL) 与粉末直流电致发光(DCEL)。ACTFEL发光材料主要有 三价稀土氟化物掺杂的ZnS和ZnSe，比如说红色发光材 料 是 ZnS:NdF3 、 ZnS:SmF3 和 ZnS:EuF3 ， 绿色 发 光材料 ZnS:TbF3、ZnS:ErF3和ZnS:HoF3，蓝色为ZnS:TmF3等； 碱 土 金 属 方 面 主 要 是 稀 土 离 子 激 活 的 CaS 和 SrS 材 料 。 DCEL主要是稀土氯化物激活的CaS和SrS材料。
上世纪70年代，稀土X射线发光材料大量应用的有 以下几类： (1)铽激活的稀土硫氧化物 RE2O2S2:Tb(RE:Gd,La,Y)。 (2)稀土激活的卤氧化镧 LaOX:R3+(R:Tb,Tm,Ce;X:Cl,Br)。 (3)二价铕激活的氟卤化钡 BaFX:Eu2+(X:Cl,Br)。 (4)稀土钽酸盐 RETaO4:M(RE:La,Gd,Y;M:Tm,Nb)。
光 的 Y2O3:Eu3+ ， 发 蓝 光 的 BaMg2Al16O27:Eu2+ 及 绿 光 的 Ce0.67Tb0.33Al11O19荧光体。由于人眼对绿光的敏感性最 强且荧光灯中绿色成分占重要地位，需要选择一种高效
的绿色发光材料。Tb3+是绿光的主要发光材料，因此通 过Tb与不同化合物的结合，晶体结构与晶体场的作用使 Tb3+更容易吸收能量进行发射。Ce3+作为敏化剂，将能 量高效的吸收传递给Tb3+。目前使用的绿色荧光体主要 有 CeMgAl11O19:Tb(CAT) ， LaPO4:Ce,Tb 及 其 变 体 ， Y2SiO5:Ce,Tb(正硅酸氧钇)以及REMg5BO10(稀土五硼酸 盐)等。
稀土材料发光
稀土材料发光稀土材料是一类特殊的材料，由于其特殊的电子结构和能级分布，使得它们在激发能量的作用下能够发出特殊的光谱。
这种发光现象被广泛应用于荧光材料、荧光显示器、LED照明、激光器等领域。
本文将介绍稀土材料发光的原理、应用和未来发展趋势。
稀土材料发光的原理主要是由于稀土元素的内层电子结构和外层价电子结构的特殊性质。
稀土元素的内层电子结构具有复杂的能级分布，而外层价电子结构又具有较宽的能带。
当外界能量作用于稀土材料时，稀土元素的内层电子能级发生跃迁，产生特定的光谱。
不同的稀土元素由于其内层电子结构的不同而发出不同波长的光谱，因此可以实现多彩的发光效果。
稀土材料发光在各个领域都有广泛的应用。
在荧光材料中，稀土材料可以被用于制备各种类型的荧光粉，用于荧光标记、生物成像、荧光探针等方面。
在荧光显示器和LED照明中，稀土材料可以被用于制备发光二极管，实现高效节能的照明效果。
在激光器中，稀土材料可以被用于制备激光介质，实现高功率、高效率的激光输出。
未来，随着科学技术的不断发展，稀土材料发光技术也将得到更广泛的应用和深入的研究。
一方面，人们将继续探索新的稀土材料，寻找更适合特定应用场景的发光材料。
另一方面，人们将不断改进稀土材料的制备工艺和性能，提高其发光效率和稳定性。
同时，人们还将探索新的应用领域，将稀土材料发光技术应用于更多的领域，如生物医学、信息显示、激光通信等。
总的来说，稀土材料发光技术具有广阔的应用前景和发展空间。
通过不断的研究和创新，稀土材料发光技术将为人类社会带来更多的科技成果和生活便利。
希望本文能够为读者对稀土材料发光技术有更深入的了解，也希望稀土材料发光技术能够为人类社会的发展做出更大的贡献。
稀土发光材料
稀土发光材料简介及应用前景摘要：稀土发光材料是信息显示、照明、光源、光电器件不可缺少的原料。
目前我国传统显像管CRT，节能灯用稀土荧光粉的产量居全球首位。
我国拥有巨大的照明工业和照明市场，LED技术的快速进步和新的运用，不仅代表照明革命性的变化，而且代表原材料装备信息、汽车等相关行业的发展，改善了人民生活环境与质量。
本文主要论述了稀土发光材料的兴起发展、发光原理、优异性能、制备工艺、产品应用以及发展动向、发展趋势。
关键字：稀土；发光；发光材料；纳米；制备方法一、稀土发光材料的兴起与发展发光现象是指物体内部以某种方式吸收能量后转化为光辐射的过程，或者物质在各种类型激发作用下能发光的现象，其可以分为如白炽灯、火焰等的物质受热产生热辐射而发光，“夜明珠”、LED等的受外界激发吸收能力而跃迁至激发态再返回基态时，以光形式释放能量发光以及固体化合物受到光子、带电粒子、电场或电离辐射点激发，发生的能量吸收、存储、传递和转换而进行的固体发光[2]。
发光材料发光属于第二种发光方式，辐射的光能取决于电子跃迁前后电子所在能级的能量差，两个能级之间的能量差越大，发射的波长越短，稀土离子具有4f能级，吸收能量的能力强，转换效率高而且具有发射可见光能力强而且稳定等优点，受到人们的青睐。
上世纪六十年代是稀土离子发光及其发光材料基础研究和应用发展的划时代转折点。
国外学者进行二价稀土离子的4f-4f能级跃迁、4f-5d能态及电荷转移态的基础研究，发现上转换现象，完成二价稀土离子位于5000cm-1以下的4f电子组态能级的能量位置基础工作，所有二价稀土离子的发光和激光均起源十这些能级，这些能级间的跃迁产生从紫外至近红外荧光光谱。
稀土离子的光学光谱学、晶体场理论及能量传递机理等研究口益深入和完善，新的现象和新概念不断被揭示和提出，新材料不断被研制。
1964年，在国际上由十稀土分离技术的突破，导致高效YVO4:Eu和Y203:Eu红色荧光粉的发明，紧接着，1968年又发明另一种高效的Y2O2S:Eu3+红色荧光粉。
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料发光原理
稀土发光材料是一种能够在受到激发后发出可见光的材料，其发光原理是通过
稀土元素的能级跃迁来实现的。
稀土元素是指原子序数为57至71的元素，它们在周期表中位于镧系元素的最后一行，因此也被称为镧系元素。
稀土元素具有特殊的电子结构和能级分布，使得它们在激发后能够发出特定波长的可见光。
稀土发光材料的发光原理主要包括激发过程和发光过程两个方面。
首先，当稀
土发光材料受到外部能量的激发时，其内部的稀土元素会吸收能量并将电子激发到高能级。
这个激发过程可以通过光、电、热等方式来实现，其中最常见的是通过光激发。
当稀土元素的电子处于高能级时，它们会在短时间内重新排列，电子跃迁到低能级，释放出光子能量。
这些光子能量就是可见光，其波长和颜色取决于稀土元素的种类和能级结构。
稀土元素的能级结构是决定其发光性质的关键因素。
由于稀土元素的电子结构
复杂，其能级分布也非常丰富，因此可以发出多种不同波长的可见光。
这使得稀土发光材料在荧光显示、LED照明、激光器件等领域具有广泛的应用前景。
同时，
通过调控稀土元素的能级结构和掺杂浓度，可以实现对发光材料发光性能的调控和优化，从而满足不同应用场景的需求。
总的来说，稀土发光材料的发光原理是通过稀土元素的能级跃迁来实现的，激
发过程和发光过程是其发光机制的核心。
稀土元素的特殊电子结构和能级分布决定了其发光性质的多样性和可调控性，为其在光电器件领域的应用提供了广阔的空间。
随着科学技术的不断发展，相信稀土发光材料将会在更多领域展现出其独特的魅力和价值。
稀土材料高效光致发光技术研究
稀土材料高效光致发光技术研究稀土材料是指含有稀土元素的材料，是一种重要的功能材料。
其中，稀土离子的发光性质尤为引人注目，一些稀土离子可以较高效率地将电能转化为光能，这种光致发光技术已经广泛应用于发光材料、激光材料、光传感器等领域。
稀土材料的光致发光技术对于新型材料的研究和发展，以及提高各种器件的性能，具有重要的意义。
1. 稀土材料发光原理稀土元素电子最外层的电子结构是f电子不完全填充的稀土离子，在材料中具有良好的光致发光性能。
稀土离子有着由于f电子的电子配置所带来的强烈的电偶极矩和磁偶极矩，这些所谓的“内在性质”使稀土离子在与光子或其他离子相互作用的过程中表现出独特的发光性质。
这种发光过程主要分为两种类型：吸收光激发发光和室温发光。
2. 发光效率的提高稀土材料的光致发光效率受到多种因素的影响，其中最主要是其结构和氧化还原态之间的转换。
一些稀土离子在固态中的发光效率较低，其主要原因是其氧化还原态之间的转换较困难，造成了离子之间的复合，同时也限制了其表面活性，从而影响其发光效率。
因此，研究氧化还原态之间的转换规律对于提高稀土材料的发光效率至关重要。
3. 稀土材料在LED领域的应用LED是一种高效、高亮度的半导体发光体，其广泛应用于照明、显示、通讯等领域。
然而，一些常规的半导体材料不具备足够的亮度和长寿命，因此需要借助功能材料来增强其发光性能。
利用稀土材料作为发光材料，不仅可以增强LED的发光性能，还可以降低其成本和环境污染。
4. 新型稀土材料的研究近年来，随着人们对新型功能材料的需求不断增加，新型稀土材料的研究也逐渐成为了研究热点。
例如，探索稀土材料的储氢性能、电导性能、磁特性等等，都将为材料科学的发展做出重要贡献。
同时，针对稀土材料自身缺陷和应用需求，制备出新型稀土材料，将有利于其广泛应用于更多领域。
总之，稀土材料的高效光致发光技术对于实现新型材料的研究和发展，提高各种器件的性能，以及推动人类社会的进步和发展，具有极为重要的意义。
稀土发光
LOGO
3、液相法 沉淀法；均相沉淀法；共沉淀法；化合物沉淀 法；熔盐法；水热氧化法；水热沉淀法；水热晶化法； 水热合成法；水热脱水法；水热阳极氧化法；胶溶法； 相转变法；气溶胶法；喷雾热解法；包裹沉淀法；溶 胶-凝胶法；微乳液法；微波合成法等。
Your site here
LOGO
主要应用
1、光源：日光灯 Ca5(PO4)3(Cl,F):[Sb3+,Mn2+]; BaMg2Al16O27:Eu2+; MgAl11O16:[Ce3+, Tb3+]; Y2O3:Eu3+ 高压汞灯 Y(PV)O4:Eu; YVO4:Eu,Tb 黑光灯 YPO4:Ce,Th; MgSrBF3:Eu 固体光源 GaP;GaAs;GaN;InGaN;YAG:Ce
Your site here
LOGO
2．稀土荧光粉用其它类型灯 （1）汞灯 稀土荧光粉用于高压汞灯中已有多 年。这种灯的原理是利用氩气和汞蒸汽中的放电作用， 它的光强度高于荧光灯。所用铕激活的钡酸钇荧光粉 起改善光色作用。高压汞灯的主要应用是街道和工厂 照明，这种场合需要强的白光。但是，近年来钠放电 灯和金属卤化物HQT灯已代替了高压汞灯，它的市 场已衰落。钠放电灯和金属卤化物HQT灯比汞灯的 颜色再现性好，发天然白光。美国通用电报电话公司 麻省实验室的研究人员已经研究出一种改良型低色温 用的汞灯。将铈激活的钡酸钇荧光粉混入，制成 400W的暖色汞灯，照明度25500流明，色温 3350K，比普通汞灯的稳定性好 节能高
测仪111 刘媛
LOGO
稀土发光材料
自古以来，人类就喜欢 光明而害怕黑暗，梦想能随意 地控制光，现在我们已开发出 很多实用的发光材料。在这些 发光材料中，稀土元素起的作 用很大，稀土的作用远远超过 其它元素
稀土发光材料
稀土发光材料稀土发光材料是一类具有特殊发光性能的材料，其发光机理主要是由于材料中的稀土离子在受激激发后发生跃迁而产生的。
稀土元素是指化学元素周期表中镧系元素和锕系元素，它们具有特殊的电子结构和能级分布，因此在材料中具有独特的光学性能，被广泛应用于发光材料领域。
稀土发光材料具有多种发光方式，包括荧光、磷光、发光等。
其中，荧光是指材料在受到紫外光等激发光源的照射后，产生可见光的现象。
而磷光是指材料在受到激发后，经过一段时间后才发出光线。
发光则是指材料在受到激发后能立即发出光线。
这些不同的发光方式使稀土发光材料在不同领域有着广泛的应用。
稀土发光材料在照明领域有着重要的应用。
由于其高效的发光性能和长寿命，稀土发光材料被广泛应用于LED照明、荧光灯、荧光屏等领域。
其中，LED照明是目前最为常见的应用之一，稀土发光材料在LED中起着至关重要的作用，能够提高LED的发光效率和色彩表现。
除了照明领域，稀土发光材料还在显示领域有着重要的应用。
例如，在液晶显示器中，稀土发光材料被用作背光源，能够提供均匀的背光效果，并且具有较高的亮度和色彩饱和度。
此外，稀土发光材料还被应用于激光显示、荧光屏等领域，为显示技术的发展提供了重要支持。
在生物医学领域，稀土发光材料也有着重要的应用。
由于其发光性能稳定、光谱范围宽，稀土发光材料被应用于生物标记、生物成像等领域。
利用稀土发光材料标记生物分子，能够实现对生物体内部结构和功能的高灵敏检测，为生物医学研究提供了重要的工具。
总的来说，稀土发光材料具有独特的发光性能和广泛的应用前景，其在照明、显示、生物医学等领域有着重要的作用。
随着科技的不断进步，稀土发光材料的研究和应用将会得到进一步的推动，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
稀土材料发光
稀土材料发光
稀土材料是一类特殊的材料，它们具有独特的物理和化学性质，其中一种显著
的特点就是发光。
稀土材料发光的现象一直以来都备受科学家们的关注，因为这种发光现象不仅在实际应用中具有重要意义，而且也对我们理解物质的性质和行为有着深远的影响。
稀土材料发光的原理主要是由于稀土元素的内层电子结构的特殊性。
稀土元素
的4f电子层处于较低的能级，因此在激发条件下，这些电子会跃迁到更高的能级，而在返回基态时就会释放出能量，产生发光现象。
这种发光现象可以用于制备各种发光材料，如荧光粉、发光二极管等，广泛应用于照明、显示、荧光标记等领域。
稀土材料发光的应用领域非常广泛，其中最为人熟知的就是在LED照明领域
的应用。
由于稀土材料发光具有高效、稳定、长寿命等优点，因此在LED照明中
得到了广泛的应用。
同时，稀土材料发光还被应用于显示屏、荧光标记、生物医学成像等领域，为这些领域的发展提供了重要的支持。
除了在实际应用中的重要性外，稀土材料发光还对我们理解物质的性质和行为
有着深远的影响。
通过研究稀土材料发光的机理，我们可以深入了解物质的能级结构、电子跃迁规律等，为我们认识和探索物质世界提供了重要的线索。
总的来说，稀土材料发光是一种重要的物质现象，它不仅在实际应用中具有重
要意义，而且对我们认识物质的性质和行为有着深远的影响。
随着科学技术的不断发展，相信稀土材料发光的研究和应用将会有更加广阔的发展前景。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
稀土发光材料-光致发光材料
光致发光材料早前主要用于隐蔽照明、紧急照明以 及飞机的仪表盘等，随着上世纪70年代能源危机的出现， 发光材料用于照明设备的研究逐渐成为热点，荧光灯稀 土材料迅速发展。荧光灯使用的三基色材料主要为发红 光 的 Y2O3:Eu3+ ， 发蓝 光 的 BaMg2Al16O27:Eu2+ 及 绿光 的 Ce0.67Tb0.33Al11O19 荧光体。由于人眼对绿光的敏感性最 强且荧光灯中绿色成分占重要地位，需要选择一种高效 的绿色发光材料。Tb3+是绿光的主要发光材料，因此通 过Tb与不同化合物的结合，晶体结构与晶体场的作用使 Tb3+ 更容易吸收能量进行发射。 Ce3+ 作为敏化剂，将能 量高效的吸收传递给 Tb3+。目前使用的绿色荧光体主要 有 CeMgAl11O19:Tb(CAT) ， LaPO4:Ce,Tb 及 其 变 体 ， Y2SiO5:Ce,Tb( 正硅酸氧钇 ) 以及 REMg5BO10( 稀土五硼酸 盐)等。
稀土发光材料及其发光原理
冶金与环境学院
2018/12/20
稀土发光材料
发光是物质中能量的吸收、存贮、传递和转换的 结果；根据发光方式的不同分为光致发光、阴极射线 发光电致发光、放射发光和X射线发光等。稀土离子中， Ce3+和Eu2+发光光谱是宽谱带，其它三价离子都是锐线 谱。三价稀土离子外层电子组成满壳层(5s2p6)，当内层 4f电子吸收能量后跃迁到激发态，再次跃迁至低能级时 释放能量，发射光谱。目前稀土发光材料已广泛应用 于显示显像、新光源、X射线增感器、核物理与核辐射 探测、医学放射图像摄影技术，并向其它高技术领域 拓展。
2018/12/20 4
稀土发光材料-电致发光材料
电致发光是将电能直接转换为光能的现象。目前应 用稀土电致发光的主要为交流薄膜电致发光 (ACTFEL) 与粉末直流电致发光(DCEL)。ACTFEL发光材料主要有 三价稀土氟化物掺杂的 ZnS和 ZnSe，比如说红色发光材 料是 ZnS:NdF3 、 ZnS:SmF3 和 ZnS:EuF3 ， 绿色发光材料 ZnS:TbF3 、 ZnS:ErF3 和 ZnS:HoF3 ，蓝色为 ZnS:TmF3 等； 碱土金属方面主要是稀土离子激活的 CaS 和 SrS 材料。 DCEL主要是稀土氯化物激活的CaS和SrS材料。
2018/12/20
2
稀土发光材料-阴极射线发光材料
目前在投影电视需要的荧光体比较少，红色荧光体 主要为前面所述的掺铕硫氧化钇，蓝色荧光体主要有 ZnS:Ag ， 绿 色 荧 光 体 种 类 较 多 ， 有 钇 铝 镓 石 榴 石 系 (Y3(Al,Ga)5O12) ，如 YAG:Tb ， Y(Al,Ga)G:Tb 等；卤氧化 镧体系(LaOX)，如LaOBr:Tb，LaOCl:Tb等；正硅酸氧钇 体系 (Y2SiO5) ，如 Y2SiO5 等。绿色荧光体主要是以激活 Tb3+的稀土发光材料，而投影电视绿色荧光体的主要材 料是钇铝镓石榴石体系。 Tb3+的5D3→7F1主要发射蓝光，5D4→7F1主要发射绿 光 。 5D3 在 Tb3+ 浓 度 低 的 时 发 光 ， 浓 度 高 时 存 在 (5D3 → 5D4) → (7F6 → 7F0) 的 交 叉 驰 豫 而 消 光 。 高 浓 度 (1%mol) 的 Tb3+ ，其发光主发光带是 550nm 区域，是光 5D → 7F 跃迁产生的，颜色为黄绿色，与标准绿色有较 4 5 大差距。
荧光体 颗粒形状 发射峰/nm 发光颜色 CaWO4 多面体 430 蓝紫 BaFCl:Eu 片状 390 蓝紫 Gd2O2S:Tb 多面体 545/490 绿 LaOBr:Tb 片状 462/374 蓝 LaOBr:Tm 片状 483/405 蓝紫 M’YTaO4:Tm 多面体 410 蓝紫
2018/12/20
右图显示了部分稀土 离子与金属硫化物电 致发光材料部分能级 跃迁发射光峰值对应 的波长
2018/12/20
5
稀土发光材料-X射线稀土发光材料
X 射线光子流穿过物体，形成一个 X 射线潜像，通 过荧光屏或增感屏上的荧光粉转化为光学图像。 X射线 发光主要靠激发过程中产生的大量次级电子直接或间接 地激发发光中心，转变为可见光辐射。 上世纪70年代，稀土X射线发光材料大量应用的有 以下几类： (1)铽激活的稀土硫氧化物 RE2O2S2:Tb(RE:Gd,La,Y)。 (2) 稀土激活的卤氧化镧 LaOX:R3+(R:Tb,Tm,Ce;X:Cl,Br) 。 (3)二价铕激活的氟卤化钡 BaFX:Eu2+(X:Cl,Br)。 (4)稀土钽酸盐 RETaO4:M(RE:La,Gd,Y;M:Tm,Nb)。
2018/12/20
1
稀土发光材料-阴极射线发光材料
阴极发光材料主要用于显示设备，如彩电用红色荧 彩电的荧光屏是由红绿蓝三基色荧光粉有规则排列 浓度猝灭：激活离子浓度较大时，中心间的 光体、彩色投影仪荧光体、终端显示器用荧光体以及 组成的，其中红色红色荧光粉是激活态的含铕化合物， 距离小于临界距离，它们就会产生级联能量 CRT显示器用多功能荧光体等。 通常为 YVO4:Eu ， Y2O3:Eu ， Y2O2S:Eu 。彩电使用以上 传递，即从一个中心传递到下一个中心，再 三种发光材料发射锐线谱，谱线色纯度高，亮度与电饱 到下一个中心·..... （发生能量迁移）直到最 和特性改善，图像色彩不失真。目前彩电显示屏普遍使 后进入一个猝灭中心，导致发光的猝灭。 用的是铕激活的硫氧化钇磷光体。在 Y2O2S 中， Eu3+ 的 发射峰在626nm处，属于Eu3+的5D0→7F2能级跃迁；高能 温度猝灭：温度升高，晶格振动加剧，发光 级的5D1,5D2发射产生的绿光和蓝光影响红色荧光体的色 中心晶格弛豫增强，无辐射跃迁几率增大， 度，随着Eu浓度增加，绿光和蓝光发射猝灭，保证了红 发光效率降低。 光的色度。
6
稀土发光材料-其他稀土发光材料