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第6章 光学功能材料 辽宁石油化工大学机械工程学院 金属材料工程系 连景宝 主 要 内 容 6.1 发光材料 6.1 发光材料 发光材料的形态 发光材料的发展历程 发光材料的分类 按材料分：  发光的基本过程（掌握） 激发：外部能量使发光材料中的发光中心进入激发态。 发射：处于激发态的发光中心通过光发射的方式回到基态，属于辐射跃迁。 产热：通过产热的方式回到基态，属于无辐射跃迁。 根据余辉可将发光材料分为六个范围： 极短余辉 1μs 短余辉 1~10μs 中短余辉 10-2~1ms 中余辉 1~100ms 长余辉 0.1~1s 极长余辉 1s 非激活发光—指由于发光材料本身的热歧化作用产生的晶格缺陷引起的发光。 激活发光—指由于基质晶格中掺入的稀土金属离子、过渡族金属离子或其它杂质离子而产生的杂质缺陷引起的发光。 激活剂—掺入的激活物质叫做激活剂。 光致发光—在紫外光、可见光或红外光的激发下使发光物质产生发光的现象。 阴极射线发光—在高能电子束的激发下使发光物质产生发光的现象。 电致发光—在直流或交流电场作用下，依靠电流和电压的激发使发光物质产生发光的现象。 X射线发光(Radioluminescence)—指在X射线的激发下使发光物质产生发光的现象。 6.1.2.3 稀土发光材料 我国是世界稀土资源最丰富的国家，拥有发展稀土应用得天独厚的资源优势。元素周期表中，从原子序数57-71的15个镧系元素加钪和钇共17个稀土元素，无论它们被用作发光材料的基质部分，还是被用作激活剂、共激活剂、敏化剂或掺杂剂的发光材料，一般统称为稀土发光材料。 全球稀土资源储量和产量分布情况 稀土简介 稀土材料产业链 世界稀土发光材料的发展史 从1794年发现钇到1947年从铀裂变产物中分离得到钪，17种稀土元素全部被分离出来，整整用了150年的时间。 （1）稀土发光材料的优点及应用 1）稀土发光材料具有许多优点（掌握）： ① 吸收能量的能力强，转换效率高； ② 可发射从紫外光到红外光的光谱，特别是在可见光区有很强的发射能力； ③ 发光的色纯度高； ④ 发光寿命从纳秒跨越到毫秒； ⑤ 物理化学性能稳定，耐高温，能承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光作用等。 2）应用： 目前，稀土发光材料已经成为人们日常生活中不可缺少的材料，广泛地应用于照明设备、彩色电视荧光屏、等离子平板显示屏（Plasma Display Panel，PDP）、电脑显示器、X射线增感屏、X射线断层扫描、闪烁体，稀土三基色荧光灯、太阳能光电转换、光信息传递、激光、辐射场的探测和记录、光电子器件、农业及军事等诸多方面。 稀土发光材料应用领域分布 从目前的应用领域及消费结构看，稀土发光材料约90%的需求来自于节能照明及电子信息产业。 目前已形成三大主流产品：节能灯用稀土发光材料、显示器用稀土发光材料和特种光源用稀土发光材料。 稀土发光材料的生产工艺-稀土三基色荧光粉生产工艺流程图 （2）常见的稀土发光材料 1）硫化物发光材料 以硫化物为基质的发光材料是国内外研究最早、最深入、应用最广泛的发光材料。 种类：CaS:Eu2+，CaS:Ce3+，CaS:(Ce3+,Tb3+)和SrS:(Eu3+,Sm3+) 等。 优点：这类发光材料合成工艺简单，成本低廉； 缺点：化学稳定性差，易潮解，余辉时间短等。 （2）常见的稀土发光材料 2）氧化物发光材料 以氧化物为基质的发光材料具有良好的物理化学稳定性和较大的禁带宽度，是发光材料开发研究的一种理想的基质材料。 掺杂Eu3+离子的Y2O3作为高效的红色发光材料，已被广泛应用于高清晰电视、投影电视、平板电视和绿色照明工程等领域。 3）硫氧化物发光材料 以硫氧化物为基质的发光材料具有非常高的光吸收与传能效率，掺杂各种激活离子后具有良好的发光性能，是一类重要的高性能发光材料，被广泛地应用于彩色电视、投影电视的显像管和荧光屏，等离子体显示、X射线发光粉和X-CT等诸多方面。 其中，Eu3+离子掺杂的Y2O2S:Eu3+最具有代表性，它具有发光亮度高、衰减时间短、稳定性好等特点，成为彩色电视显像管中重要的红色发光材料。 Gd2O2S:(Pr,Ce,F)陶瓷闪烁体具有X射线转化效率高、衰减时间短、辐照稳定性好等优点，适合应用在极快速的X射线成像场合。 4）硅酸盐发光材料-Y2SiO5:Eu3+ 5）铝酸盐发光材料- SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+) 6）硼酸盐发光材料YBO3:Eu3+(Y,Gd)BO3:Eu3+ 7）磷酸盐发光材料-LaPO4:(Ce3+,Tb3+) 8）钒酸盐发光材料-GdVO4:Eu3+，LaVO4:Eu3+ 9）