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一、发光材料有哪些
发光与发光材料的定义什么是发光: 1、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。 2、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。什么是发光材料:能够实现上述过程的物质叫做发光材料。物质内部以某种方式吸收能量,将其转化成光辐射(非平衡辐射)的过程称为发光;在实际应用中,将受外界激发而发光的固体称为发光材料。它们可以粉末、单晶、薄膜或非晶体等形态使用,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。高纯稀土氧化物Y2O3、Eu2O3、Gd2O3、La2O3、Tb4O7等制成的各种荧光体,广泛应用于彩色电视机、彩色和黑白大屏幕投影电视、航空显示器、X射线增感屏,以及用于制作超短余辉材料、各种灯用荧光粉等。半导体发光材料有ZnS、CdS、ZnSe和GaP、GaAs1-xPx、GaAlAs、GaN等。主要用于制造各色大中型数字符号、图案显示器、数字显示钟、X射线图像增强屏和长寿命各色发光二极管、数码管等。可见光发光二极管,因显示响应速度快而广泛应用于仪表、计算机,年产量成倍增长,不断取代其他显示器件编辑本段发光材料的主要分类发光的类型发光材料的发光方式是多种多样的,主要类型有:光致发光、阴极射线发光、电致发光、热释发光、光释发光、辐射发光等。发光背景知识发光材料的形态光学跃迁的理论模型固体能带基本理论固体中的光学跃迁固体发光材料基本知识发光的表征编辑本段光致发光材料的应用 1.反光材料这种材料可以将照在其表面上的光迅速地反射回来。材料不同,反射的光的波长范围也就不同。反射光的颜色取决于材料吸收何种波长的光并反射何种波长的光,因此必须要有光照在材料表面,材料表面才能反射光,如各种执照牌、交通标志牌等。光致发光材料是向外发光,而不是反射光。 2.荧光材料吸收一定波长的光,立刻向外发出不同波长的光,称为荧光,当入射光消失时,荧光材料就会立刻停止发光。更确切地讲,荧光是指在外界光照下,人眼见到的一些相当亮的颜色光,如绿色、橘黄色、黄色,人们也常称它们为霓虹光。荧光材料分无机荧光材料和有机荧光材料。无机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,使稀土成为发光宝库,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。目前,常见的无机荧光材料是以碱土金属的硫化物(如 ZnS、CaS)铝酸盐(SrAl2O4, CaAl2O4, BaAl2O4)等作为发光基质,以稀土镧系元素[铕(Eu)、钐( Sm)、铒(Er)、钕(Nd)等]作为激活剂和助激活剂。无机荧光体的传统制备方法是高温固相法,但随着新技术的快速更新,发光材料性能指标的提高需要克服经典合成方法所固有的缺陷,一些新的方法应运而生,如燃烧法、溶胶—凝胶法[、水热沉淀法、微波法等。有机发光材料在发光领域中,有机材料的研究日益受到人们的重视。因为有机化合物的种类繁多,可调性好,色彩丰富,色纯度高,分子设计相对比较灵活。根据不同的分子结构,有机发光材料可分为:(1)有机小分子发光材料;(2)有机高分子发光材料;(3)有机配合物发光材料。这些发光材料无论在发光机理、物理化学性能上,还是在应用上都有各自的特点。有机小分子发光材料种类繁多,它们多带有共轭杂环及各种生色团,结构易于调整,通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度,从而使化合物光电性质发生变化。如恶二唑及其衍生物类,三唑及其衍生物类,罗丹明及其衍生物类,香豆素类衍生物,1,8-萘酰亚胺类衍生物,吡唑啉衍生物,三苯胺类衍生物,卟啉类化合物,咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物,苝类衍生物等。它们广泛应用于光学电子器件、DNA诊断、光化学传感器、染料、荧光增白剂、荧光涂料、激光染料[7]、有机电致发光器件(ELD)等方面。但是小分子发光材料在固态下易发生荧光猝灭现象,一般掺杂方法制成的器件又容易聚集结晶,器件寿命下降。因此众多的科研工作者一方面致力于小分子的研究,另一方面寻找性能更好的发光材料,高分子发光材料就应运而生了。有机高分子光学材料通常分为三类:(1)侧链型:小分子发光基团挂接在高分子侧链上,(2)全共轭主链型:整个分子均为一个大的共轭高分子体系,(3)部分共轭主链型:发光中心在主链上,但发光中心之间相互隔开没有形成一个共轭体系。目前所研究的高分子发光材料主要是共轭聚合物,如聚苯、聚噻吩、聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等。还有聚三苯基胺,聚咔唑,聚吡咯,聚卟啉[8]及其衍生物、共聚物等,目前研究得也比较多。还可以把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间,Kenneth P. Ghiggino等把荧光发色团引入 RAFT试剂,通过 RAFT聚合,把荧光发色团连在聚合物上。从以上的各种发光聚合物中可以看出,多数是主链共轭的聚合,主链聚合易形成大的共轭面积,但是其溶解性、熔融性都降低,加工起来比较困难;而把发光基团引入聚合物末端或引入聚合物链中间时,又只有端基发光,分子量不会很大,若分子量很大,则发光基团在聚合物中含量低,荧光很弱。而侧链聚合物发光材料,是对主链共轭聚合物的有力补充。 3.自发光体这种材料经常被当作光致发光物体。自发光物体在黑暗中可发光,但事先不需要暴露在日光下。这些材料通常作为表盘上的发光标记以及用于长期发光的物体的制作,它们含有放射性元素。 4.磷光物体由于含有磷元素而发光,这种材料也经常被当成光致发光材料。光致发光材料的应用:光致发光粉是制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆的理想材料。发光油墨不但适用于网印各种发光效果的图案文字,如标牌、玩具、字画、玻璃画、不干胶等,而且因其具有透明度高、成膜性好、涂层薄等特点,可在各类浮雕、圆雕(佛像、瓷像、石膏像、唐三彩)、高分子画、灯饰等工艺品上喷涂或网印,在不影响其原有的饰彩或线条的前提下大大提高其附加值。发光油墨的颜色有:透明、红、蓝、绿、黄等。光致发光材料在安全方面上的应用是其最为普遍的。在安全方面,光致发光材料可用作安全出口指示标记、撤离标记等。在用作这些标记时,光致发光材料一定要经过严格检测,确保它们符合安全标准。光致发光材料应用在安全方面与装饰品或其它小物品上不同,要求发光材料保持最亮的光照度和持续时间长的照明。
二、发光,荧光材料区别
发光材料
在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。主要由基质和激活剂组成,此外还添加一些助溶剂、共激活剂和敏化剂。基质是发光材料的主要组分,约占重量的90%以上。单一或混合的化合物都可作基质。混合基质常使用具有同一晶型的物质,如 ZnS·CaS、CaS·SrS等。激活剂对基质起激活作用,并形成发光中心,其重量约占基质 1/ 1000~1/10000,甚至1/100000。周期表中大多数元素都可做激活剂,常用的有 Cu、Mn、Au等。助溶剂的作用是,在制备发光材料时,使激活剂容易扩散到基质晶格中而形成发光中心,同时还起保护气氛作用,其掺入量约占配料的2%~5%。常用的助溶剂主要为各种盐类,如LiCl、KCl、CaF2等。共激活剂用于与激活剂协同激活基质,用量与激活剂相当。敏化剂用于增强材料发光,并能把吸收的能量传递到激活剂,从而提高发光效率。
发光材料又称发光体,是一种能够把从外界吸收的各种形式的能量转换为非平衡光辐射的功能材料。光辐射有平衡辐射和非平衡辐射两大类,即热辐射和发光。任何物体只要具有一定的温度,则该物体必定具有与此温度下处于热平衡状态的辐射(红光、红外辐射)。非平衡辐射是指在某种外界作用的激发下,体系偏离原来的平衡态,如果物体在回复到平衡态的过程中,其多余的能量以光辐射的形式释放出来,则称为发光。因此发光是一种叠加在热辐射背景上的非平衡辐射,其持续时间要超过光的振动周期。
1.2固体发光的两个基本特征
(1)任何物体在一定温度下都具有平衡热辐射,而发光是指吸收外来能量后,发出的总辐射中超出平衡热辐射的部分。
(2)当外界激发源对材料的作用停止后,发光还会持续一段时间,称为余辉。这是固体发光与其他光发射现象的根本区别。
1.3发光材料的主要分类
发光材料的发光方式是多种多样的,主要类型有:光致发光、阴极射线发光、电致发光、热释发光、光释发光、辐射发光
荧光材料
1分子结构的问题
荧光材料是一些感光的特殊的感光分子组成,在构成感光材料的同时分子已经存在的惯性,当光照射的时候他不是我们长说的吸光,而是光的能量把感光材料的分子结构改变了,光继续照射分子的结构继续改变直到它最大限度的改变,当没有光照的时候,也就是没有外界的能量能是它的分子结构继续发生改变,由于惯性的作用分子间的结构要恢复原状,恢复的时候要产生能量,这就是发光的过成。
2有些荧光材料无论怎样照射(可见光照射)也不会发光的,而是在某种特殊的光线(射线)照射下才能反光,当感光材料的分子受到某种射线照射的时候,组成分子的原子从结构上是不会发生变化的,射线本身带有大量的能量,原子受到射线的作用力时原核周围的电子很容易逃逸
这样就把一些不可见的射线通过电子的作用力改变了它们的频率使它们的波长和频率在可见光范围,这就是发光的原理,我们常用的阴极射线显象管就是利用这个原理。
三、发光二极管的主要材料是什么
发光二极管的发光材料是硅和锗等材料制作成。
当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。
砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光,氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。
应用:
由于发光二极管亮度的提高和价格的下降,再加上长寿命、节电,驱动和控制较霓虹灯简易,不仅能闪烁,还能变色,所以用超高亮度LED做成的单色、多色乃至变色的发光柱配以其他形状的各色发光单元。
装饰高大建筑物、桥梁、街道及广场等景观工程效果很好,呈现一派色彩缤纷、星光闪烁及流光异彩的景象。已有不少单位生产LED光柱达万米以上,彩灯几万个,正逐步推广,估计会逐步扩大单独形成一种产业。
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