材料物理性能：5.2 材料的发光 (2).ppt

能带理论光吸收弹性碰撞能量传递，共振吸收跃迁-辐射跃迁，非辐射跃迁激发光谱发射光谱分光、单色仪发光衰减发光寿命+原子结合成晶体时晶体中电子的共有化运动晶体中电子的运动导带和价带，电子跃迁可能导带和价带，电子跃迁可能 满带或价带 空带或导带禁带禁带2s和2p分裂的两个能带光的吸收和发射是电子在不同能量状态间跃迁的结果当电子受到能量为h的光子照射时，处于低能态E1的电子会吸收这部分能量而跃迁到能态E2，这个过程称为吸收处于激发态E2的电子，跃迁到低能态E1，放出相应的能量，这个过程称为发射发射辐射期间就是电子激发态的平均寿命发光的基本过程发光的基本过程E1E1E2E21.为什么有发光？因为有电子的跃迁电子的跃迁来自物质之中的能级跃迁，能级要实现跃迁，有直接激发，就是一个电子从基态打到高能级的一个状态（叫做激发态），这个电子很快（停留时间取决于这个能态的受命，就是这个发光的寿命，或者叫做衰减时间），回到基态，放出光子，就是发光跃迁一定发光？跃迁一定发光？ 光致发发光 photoluminescencePL测测量发发射光谱谱的时时候是固定激发发（入射）波长长，测测定发发光强度与发发射波长长（频频率、波数）变变化的关系，叫做发发射光谱谱（emission spectrum）激发发光谱谱，利用不同的波长长来激发发介质质，探测测固定某一发发射波长长，该该波长长的强度随着激发发（入射）波长长的变变化叫做激发发光谱谱（excited spectrum）。

光致发发光测试测试Perkin Elmer LS-55荧荧光光谱仪谱仪 ，激发发光源是氙灯紫外到可见见波段的透射谱测谱测 量是在分光光度计计上进进行的P LP L 发射光谱PWO发射光谱 吸收和激吸收和激发发发发？激发发光谱谱表示对发对发 光起作用的激发发光的的波长长范围围，而吸收光谱则谱则 只说说明材料的吸收，至于吸收以后是否发发光那就不一定了把吸收光谱谱和激发发光谱谱相互比较较后就可以判断哪些吸收对发对发 光是有用的，哪些是不起作用的激发发光谱谱反应应的是激发发的来源，就是你的这这个发发光从何个能级级激发发得到的，如果发发光是在低温下测试测试 的，这这个能级级就是材料之中的发发光缺陷的能级级理论论上，实现这实现这 个发发光的过过程应该应该 是在两个很窄的能级级之间间进进行的，这样发这样发 光光普就应该应该 是一个“线线”，但是实际实际 的发发光都是带带状谱谱，这这个反应应了发发光跃跃迁的高斯分布，就是发发光的跃跃迁是几率分布的，可以理解为为两个能级级都是离散的，有时时候如果发发光是在几个能级级之间间的跃跃迁，还还有进进行高斯分解，如图图：发发发发光形状光形状UUeA Bn=0nu0nuA0B0ro图中的两条抛物线分别表示处于基态和激发态分子总能量随位形坐标的变化，这里所说的“总能量”是指电子能量与离子能量的总和，用位形坐标模型可以定性的解释许多实验结果发发光的本质质，就是能级跃级跃 迁的几率几率，发发光峰的位置，就是跃跃迁几率最大的部分。

能态态与发发光光谱谱峰关系：发发光峰位置，就是能态态的最大值值 Luminescence of Eu3+ doped in K3R(VO4)2(R=Eu, Dy, Gd, Pr, La, Y)Luminescence of Eu3+ doped in K3R(VO4)2(R=Eu, Dy, Gd, Pr, La, Y)Na2DyMg2V3O12在355 nm的YAG激发下的发射光谱图Na2Dy0.75Eu0.25Mg2V3O12(a)，Na2Dy0.5Eu0.5Mg2V3O12(b)，Na2Dy0.25Eu0.75Mg2V3O12(c)，Na2EuMg2V3O12(d)一种发发光和其他的光发发射现现象的根本区别别就在于它的持续续时间时间 这这个持续时间续时间 取决于电电子在各种高能量状态态的寿命 发发发发光衰减光衰减- -发发发发光寿命光寿命设某时刻t共有n个电子处于激发态，则在dt时间内跃迁到基态的电子数dn正比于ndt，即：dn = - n dt；表示电子在单位时间内跃迁到基态的概率电子数衰减的规律：发光强度： 发光强度：定义发光寿命：定义发光寿命：t = 1t = 1时的时间，即时的时间，即 =1/ =1/；因此因此 这这就是说说，发发光以指数式形式衰减。

在秒以后，发发光强度将为为初始强度的1/e称为为衰减常数，发发光材料的值值在实验实验 中，如果能测测出不同时间时间 的发发光强度，在单对单对 数坐标标上作图图，可以得到一条直线线，其斜率就是，从而可以得到 值值 发发光的衰减具有指数形式指数式衰减，是衰减过过程的一种基本形式有些发发光材料的衰减比较较复杂杂，但有时时可以分解成几个指数式的叠加，发发光强度随时间时间 的变变化可以写成 1 1=1.596 ns=1.596 ns2 2=10.535 ns=10.535 ns1 1=1.378 ns=1.378 ns2 2=17.981 ns =17.981 ns 发光衰减 发光效率量子效率：发光光子数与吸收光子数（输入电子数）之比功率效率：发光功率与吸收光功率（输入电功率之比 光度效率：发射的光通量（以流明（lm）为单位）与输入的光功率（电功率）之比 上上转换发转换发转换发转换发 光光 583nm583nm激激发发发发 上转换发光 上上转换发转换发转换发转换发 光光 上转换发光 上上转换发转换发转换发转换发 光光 LD LD 808nm808nm和和974 nm974 nm泵浦泵浦PWO:ErPWO:Er3+3+ 1.6 at % 1.6 at %上转换发光上转换发光 上转换发光 LD808泵浦掺杂PWO上转换发光-掺杂浓度和方向 上转换发光强度和激发功率的关系 n n2 2上上转换发转换发转换发转换发 光光机制 LD 808T LT L T LT L T LT L T LT L 。