下转换材料_NaYF_4_Tb__省略__3_的水热法合成和发光性质研究_姜桂铖

第３　

１卷，第２期 光谱学与光谱分析Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．２，ｐｐ

３３１－３３４２　０　１　１年２月 Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２

０１１　下转换材料β—ＮａＹＦ４∶Ｔ

ｂ３＋，Ｙｂ３＋

的水热法合成和发光性质研究姜桂铖１，韦先涛１，王林香１，２，王晓纯１，陈永虎１，尹　民１＊

１．中国科学技术大学物理系，安徽合肥　２３００２６　２．新疆师范大学物理系，新疆乌鲁木齐　８３００５４

摘　要　利用水热法合成了粉末发光材ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋，Ｙｂ３＋

。分别用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ），光致发光谱（ＰＬ）和激发谱（ＰＬＥ）测试了合成材料的物相结构和发光性质。研究结果表明：合成的ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋，Ｙｂ３＋

材料为六方相的晶体，无立方相的。改变Ｔｂ３＋和Ｙｂ３＋的掺杂浓度后晶格结构没有变化，说明离子Ｔｂ３＋和Ｙｂ３＋

取代的是Ｙ３＋离子的晶格位置。在３５５ｎｍ脉冲激光激发下，检测到了Ｔｂ３＋的５　Ｄ３→７　ＦＪ（Ｊ＝５－０）和５　Ｄ４→７　

ＦＪ（Ｊ＝６，５，４，３）可见波段特征发射光和Ｙｂ３＋９５０～１　０５０ｎｍ（２　Ｆ５／２→２　Ｆ７／２）

的近红外发光，研究了可见和近红外的发射强度随Ｙｂ３＋掺杂浓度的变化，表明Ｔｂ３＋和Ｙｂ

３＋

之间存在能量传递，其可能的能量传递方式是共合作能量传递过程。当Ｔｂ３＋和Ｙｂ３＋

的掺杂摩尔浓度分别是１ｍｏｌ％和６ｍｏｌ％时具有最强的近红外发射。

关键词　水热法；下转换；共合作能量传递

中图分类号：Ｏ４８２．３ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ

．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２０１１）０２－０３３１－０４　收稿日期：

２０１０－０４－２１，修订日期：２０１０－０８－０８　基金项目：国家自然科学基金项目（

１０７７４１４０，１０９０４１３９），国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目（５０７１１１２０５０４），中国科学院知识创新工程重要方向项目（ＫＪＣＸ２－ＹＷ－Ｍ１１），高等学校博士学科点专项科研基金项目（２００６０３５８０５４）和安徽省人才开发基金项目（２００７Ｚ０２１

）资助　作者简介：姜桂铖，１９８４年生，中国科学技术大学物理系博士研究生 ｅ－ｍａｉｌ：ｇｃｊｉａｎｇ

＠ｍａｉｌ．ｕｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ＊通讯联系人 ｅ－ｍａｉｌ：ｙ

ｉｎｍｉｎ＠ｕｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ引　言

近年来，下转换（

ＤＣ）材料引起了人们的广泛关注。下转换发光材料可以通过调制太阳光谱，降低硅太阳能电池的热损耗，提高能量转化效率。下转换材料一般都是离子双掺

杂，即Ｒｅ３＋（Ｔｂ３＋，Ｐｒ３＋，Ｔｍ３＋，Ｃｅ３＋，Ｅｕ２＋）和Ｙｂ３＋

的组合，由紫外光激发Ｒｅ３＋

，通过交叉弛豫或共合作能量传递把激发能传递给Ｙｂ３＋，从而得到对应Ｙｂ３＋２Ｆ５／２→２　Ｆ７／２跃迁的

９５０～１　

１００ｎｍ的近红外发光，该波段的近红外光对应的能量刚好与硅的禁带宽度匹配。利用下转换可以使太阳能电池能量转化效率的Ｓｈｏｃｋｌｅｙ

－Ｑｕｅｉｓｓｅｒ极限从３０．９％提高到３８．６％［１，２］。荷兰Ｖｅｒｇｅｅｒ等［３］首次用４８９ｎｍ光激发材料ＹＰＯ４∶Ｔｂ３＋，Ｙｂ３＋

实现了近红外量子剪裁发射，之后在Ｙ２Ｏ３∶Ｔｂ３＋

，Ｙｂ３＋［４］

，ＮａＹＦ４∶Ｐ

ｒ３＋

，Ｙｂ３＋［５］

，ＹＰＯ４∶

Ｔｍ３＋，Ｙｂ

３＋

［６］

，Ｂ２Ｏ３－ＢａＯ－ＣａＯ－Ｌａ２Ｏ３∶Ｃ

ｅ３＋，Ｙｂ３＋［７］

，Ｎａ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３∶Ｅｕ２＋，Ｙｂ３＋

［８］

等材料体系都观测到了近

红外下转换发光现象。

相对于氧化物，氟化物在很宽的光谱段都是透明的，并

且由于其声子能量小、多声子弛豫率低，从而发光效率较

高，更有利于实现能量下转换。ＮａＹＦ４是很好的发光材料基质，结构有立方相和六方相两种，研究结果表明稀土离子掺

杂六方相ＮａＹＦ４比立方相的发光更有效［９，１０］

。本文通过水热法制备了六方相的ＮａＹＦ４∶Ｔ

ｂ３＋，Ｙｂ３＋

下转换材料，测试了样品的Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）谱，光致发光谱（ＰＬ）

和激发谱（ＰＬＥ），探索了Ｔｂ３＋和Ｙｂ

３＋

之间能量传递机理。１　实　验

Ｙ２Ｏ３（分析纯），Ｔｂ２Ｏ５（分析纯），Ｙｂ２Ｏ３（分析纯）按一定化学计量比混合溶于稀硝酸，按摩尔比ＮＨ４ＨＦ∶ＮａＦ∶

ＲＥ３＋（ＲＥ３＋为Ｙ３＋，Ｔｂ３＋，Ｙｂ

３＋

三种阳离子摩尔量的和）为１０∶２∶１量取ＮＨ４ＨＦ和ＮａＦ，并将其混合溶于蒸馏水且搅拌均匀，再把得到的稀土混合溶液倒入氟化物的混合水溶液中，用氨水调节其ｐＨ值至９，搅拌均匀后放入聚四氟乙烯容器中，将聚四氟乙烯容器放人不锈钢反应釜中。把不锈钢反应釜置于烘箱中，在２００℃下晶化２４ｈ后，将得到的反应物过滤、洗涤，在８０℃下烘干，便得到了样品粉末材料。

样品的ＸＲＤ是用日本玛珂公司产的１８ｋＷ　ＪＪＧ００９－１９９６转靶Ｘ射线多晶体衍射仪测定。样品的微观结构是用美国ＦＥＩ电子光学公司产的ＪＹ／Ｔ　０１０－１９９６分析型扫描电子显微镜测得。３５５ｎｍ紫外激发光源使用的是一台重复频率为１０Ｈｚ的ＹＡＧ∶Ｎｄ激光器的三倍频激光输出，可见光发射光谱的测量使用的是Ｊｏｂｉｎ－Ｙｖｏｎ的ＨＲＤ１型双光栅单色仪，输出信号由Ｈａｍａｍｔｓｕ公司的Ｒ９２８型光电倍增管采集。近红外发射光谱的测量使用的是Ｚｏｌｉｘ的ＳＢＰ７５０型单色仪，输出信号由Ａｃｔｏｎ公司的ＩＤ－４４１－Ｃ型砷化铟镓近红外探测器采集。从探测器采集的信号再经ＥＧ＆Ｇ　７２６５ＤＳＰ锁相放大器处理后储存于计算机中。所有的测量均在室温下进行。

２　结果与讨论

图１给出了ＮａＹＦ４掺杂Ｔｂ３＋的摩尔浓度是１％，Ｙｂ３＋的浓度分别是０％，６％，８％的ＸＲＤ图。图中所有衍射峰都和标准卡片［１１］相符，没有任何杂相峰，说明我们成功制备了六方相的ＮａＹＦ４。六方相ＮａＹＦ４属于ｐ６３／ｍ空间群，其结构单元有三个阳离子格位，一个是Ｙ３＋的，一个是Ｙ３＋和Ｎａ３＋共同的，第三个格位是Ｎａ３＋的［５］。从图中可以看到改变掺杂稀土的浓度基本上不影响材料的结构，这是因为Ｔｂ３＋（０．０９２ｎｍ）和Ｙｂ３＋（０．０８６ｎｍ）离子的半径与Ｙ３＋离子（０．０８９ｎｍ）的相近，掺入稀土离子Ｔｂ３＋和Ｙｂ３＋取代的是Ｙ３＋的晶格位置，对晶格参数影响不大。

Ｆｉｇ．１　ＸＲＤ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋，Ｙｂ３＋

图２（ａ）所示为ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋１％，Ｙｂ３＋６％样品监测４８８ｎｍ的激发谱，激发谱由３４１，３４９，３５３，３５９，３６８，３７８ｎｍ六个峰组成，它们来源于的Ｔｂ３＋的基态到４ｆ能态的跃迁，从图中可看出，３５５ｎｍ可以有效激发样品。（ｂ）图中４００～４７５ｎｍ的发射峰相应于Ｔｂ３＋的５　Ｄ３→７　ＦＪ（Ｊ＝５－０）跃迁，由于５　Ｄ３的发射很容易通过Ｔｂ３＋（５　Ｄ３）＋Ｔｂ３＋（７　Ｆ６）→Ｔｂ３＋（５　Ｄ４）＋Ｔｂ３＋（７　Ｆ０）交叉弛豫过程产生浓度猝灭，所以当Ｔｂ３＋的浓度过高时，它会把能量传递给周围相邻的离子。而峰值位于４８９，５４２，５８４，６１９ｎｍ的发射则来源于Ｔｂ３＋的５　Ｄ４→７　ＦＪ（Ｊ＝６，５，４，３）跃迁，其中以位于５４２ｎｍ左右的５　Ｄ４→７　Ｆ５跃迁发射峰最强，这是因为５　Ｄ４→７　Ｆ５的能级跃迁属于电偶极和磁偶极允许跃迁。图中所有的发射光谱是在同一条件下测得，强度具有可比性，样品ｕｎｔｒｅａｔｅｄ是未经水热处理的ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋１％，Ｙｂ３＋８％前驱物粉末。从图中可以看到，当Ｔｂ３＋的浓度不变时，掺杂浓度为６％Ｙｂ３＋时Ｔｂ３＋的发光反而比不掺杂Ｙｂ３＋时Ｔｂ３＋的发光更强，原因可能是由于当掺入少量的Ｙｂ３＋时，使得Ｔｂ３＋的分散性更好，减弱了相邻的Ｔｂ３＋之间的能量传递，增强了Ｔｂ３＋的发光。而后随Ｙｂ３＋的浓度增加而Ｔｂ３＋的发光减弱是因为Ｔｂ３＋把能量传递给了Ｙｂ３＋。没有经水热法处理ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋，Ｙｂ３＋的粉末基本没有Ｔｂ３＋的特征发射

。

Ｆｉｇ．２　Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖｉｓｉｂｌｅ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒａ

ｏｆ　ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋，Ｙｂ３＋ｓａｍｐｌｅｓ

（ａ）：Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ；（ｂ）：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒａ

从图３可以看到，用３５５ｎｍ脉冲激光激发样品，未经水热处理的ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋１％，Ｙｂ３＋８％粉末无近红外发光，当ＮａＹＦ４中只掺Ｔｂ３＋时也没有近红外发光，而当ＮａＹＦ４中同时掺入Ｔｂ３＋和Ｙｂ３＋时检测到Ｙｂ３＋９５０～１　０５０ｎｍ（２　Ｆ５／２→２　Ｆ７／２）近红外发光。钠和锂属同一主族，Ｙｂ３＋掺杂ＬｉＹＦ４和ＮａＹＦ４电荷迁移态的能级位置也应相似，３５５ｎｍ的激光不足以激发ＮａＹＦ４中Ｙｂ３＋电荷迁移态［１２］，所以检测到Ｙｂ３＋的近红外发光只可能是通过Ｔｂ３＋向Ｙｂ３＋的能量传递［３］，即发生了近红外下转换。图３中Ｙｂ３＋有９７６和１　００１ｎｍ两个发射峰，这是由于从两个不同的斯塔克多重态２　Ｆ５／２向最低的斯塔克多重态２　Ｆ７／２跃迁引起的［１３］，和文章献［３］中Ｙｂ３＋的近红外发光相比，峰值变宽，可能是由于近红外发光比较弱，仪器的分辨率低。从插图中可以看到，随Ｙｂ３＋的浓度增加Ｙｂ３＋的红外发光强度先增强后减弱，当Ｙｂ３＋的浓度是６％时近红外发光最强。发光强度减弱是由于Ｙｂ３＋的浓度

２

３

３光谱学与光谱分析 第３１卷

猝灭，猝灭的原因主要是能量向缺陷迁移。

Ｆｉｇ．３　ＮＩＲ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋，Ｙｂ３＋

ｓａｍｐ

ｌｅｓｅｘｃｉｔｅｄ　ａｔ　３５５ｎｍ．Ｉｎｓｅｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｄｅｐ

ｅｎｄｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅＹｂ３＋ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｙｂ３＋

ｄｏｐｉｎｇ　

ｃｏｎｃｅｎｔｒａ－ｔｉｏｎ

上述实验显示了存在Ｔ

ｂ３＋向Ｙｂ３＋能量传递，从Ｔｂ３＋

和Ｙｂ３＋的Ｄｉｅｋｅ能级图［１４，１５］可知，Ｙｂ３＋

只有一个位于１００００ｃｍ－１的多重激发态２　Ｆ５／２，

远低于Ｔｂ３＋的５　

Ｄ４能级，因此Ｔｂ３＋

和Ｙｂ３＋

不可能发生共振能量传递，只可能是在Ｔｂ

３＋

５　Ｄ４→７　ＦＪ和Ｙｂ３＋２　Ｆ５／２→２　

Ｆ７／２之间发生二阶能量传递，可能

的共合作能量传递如图４所示，在３５５脉冲激光激发下，紫

外光把Ｔｂ３＋（４ｆ８

）激发到４ｆ能级中的较高能级，然后无辐

射弛豫到Ｔｂ３＋

的５　

Ｄ３和５　

Ｄ４能级，５　

Ｄ３→７　

ＦＪ（

Ｊ＝０～６）跃迁产生λ＜４７４ｎｍ的可见光，５　Ｄ４→７　ＦＪ（Ｊ＝６，５，４，３）跃迁产生４８９，５４２，５８４，６１９ｎｍ的可见光，同时Ｔｂ３＋的５　

Ｄ４能级与基态的能量差恰好２倍于Ｙｂ３＋的２　Ｆ５／２向２　

Ｆ７／２跃迁的能量，可以发生Ｔｂ３＋（５　Ｄ４）→２Ｙｂ３＋（２　Ｆ５／２）共合作能量传递。但在实验中观测到的Ｙｂ３＋９５０～１　０５０ｎｍ（２　Ｆ５／２→２　Ｆ７／２）近红外发光强度很弱，原因可能有两个，一是二阶能量传递概率比一阶能量传递概率低１０４～１

０８［４］，大部分能量在Ｔｂ３

＋

Ｆｉｇ．４　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　

ｌｅｖｅｌ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　Ｔｂ３＋ａｎｄ　Ｙｂ３＋

ｗｉｔｈｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ　ｔｈａｔ　ｍａｙ　ｂｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｅｎｅｒｇｙ　

ｔｒａｎｓｆｅｒ之间发生５　Ｄ４→５　Ｄ４的能量迁移。二是Ｔｂ３＋５　Ｄ４能级向低能

级跃迁的概率远大于发生共合作能量传递的概率。

３　结　论

在ｐ

Ｈ值为９、水热温度为２００℃和水热时间为２４ｈ条件下，成功制备了ＮａＹＦ４稀土掺杂样品的六方相微米晶。

在基质ＮａＹＦ４中Ｔｂ３＋的５　Ｄ４→７　ＦＪ（Ｊ＝６，５，４，３）跃迁发射峰位于４８９，５４２，５８４，６１９ｎｍ，其中以位于５４２ｎｍ的５　Ｄ４→７　

Ｆ５跃迁发射峰最强。在３５５ｎｍ紫外光激发下，通过ＮａＹＦ４

中单掺Ｔｂ３＋和双掺Ｔｂ３＋，Ｙｂ

３＋

近红外发光的比较，发现存在Ｔｂ３＋（５　Ｄ４）→２Ｙｂ３＋（２　Ｆ５／２）

的能量传递，且很可能是共合作的能量传递方式。当Ｔｂ３＋的浓度是１％，Ｙｂ

３＋

是６％时，近红外发光最强。

Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ

［１］　Ｔｒｕｐｋｅ　Ｔ，Ｇｒｅｅｎ　Ｍ　Ａ，Ｗｕｒｆｅｌ　Ｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２００２，９２：１６６８．［２］　Ｔｒｕｐｋｅ　Ｔ，Ｇｒｅｅｎ　Ｍ　Ａ，Ｗüｒｆｅｌ　Ｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ

ｓ．，２００２，９２：４１１７．［３］　Ｖｅｒｇｅｅｒ　Ｐ，Ｖｌｕｇｔ　Ｔ　Ｊ　Ｈ，Ｋｏｘ　Ｍ　Ｈ　Ｆ，ｅｔ　ａｌ．Ｐｈｙ

ｓ．Ｒｅｖ．Ｂ，２００５，７１：０１４１１９．［４］　Ｙｕａｎ　Ｊｕｎｌｉｎ，Ｚｅｎｇ　Ｘｉａｏｙａｎ，Ｚｈａｏ　Ｊｉｎｇｔａｉ，ｅｔ　ａｌ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２００８，４１：１０５４０６．［５］　Ｃｈｅｎ　Ｘ　Ｐ，Ｈｕａｎｇ　Ｘ　Ｙ，Ｚｈａｎｇ　

Ｑ　Ｙ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２００９，１０６：０６３５１８．［６］　Ｘｉｅ　Ｌｅｃｈｕｎ，Ｗａｎｇ　Ｙｕｈｕａ，Ｚｈａｎｇ　Ｈｕｉｊｕａｎ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２００９，９４：０６１９０５．［７］　Ｃｈｅｎ　Ｄａｑｉｎ，Ｗａｎｇ　Ｙｕａｎｓｈｅｎｇ，Ｙｕ　Ｙｕｎｌｏｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２００８，１０４：１１６１０５．［８］　Ｚｈｏｕ　Ｊｉａｊｉａ，Ｚｈｕａｎｇ　Ｙｉｘｉ，Ｙｅ　Ｓｏｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２００９，９５：１４１１０１．［９］　Ｌｉ　Ｃ　Ｘ，Ｑｕａｎ　Ｚ　Ｗ，Ｙａｎｇ　

Ｊ，ｅｔ　ａｌ．Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２００７，４６：６３２９．［１０］　ＷＡＮＧ　Ｍｅｎｇ，ＭＩ　Ｃｏｎｇ－ｃｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｄａｎ，ｅｔ　ａｌ（王　猛，密丛丛，王　单，等）．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　

ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ（光谱学与光谱分析），２００９，２９（１２）：３３２７．

［１１］　ＪＣＰＤＳ　Ｃａｒｄ　Ｎｏ．１６－

０３３４．［１２］　ｖａｎ　Ｐｉｅｔｅｒｓｏｎ　Ｌ，Ｈｅｅｒｏｍａ　Ｍ，ｄｅ　Ｈｅｅｒ　Ｅ，ｅｔ　ａｌ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，２０００，９１：１７７．［１３］　Ｃｈｅｎ　Ｄ　Ｑ，Ｗａｎｇ　

Ｙ　Ｓ，Ｙｕ　Ｙ　Ｌ，ｅｔ　ａｌ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，２００７，１０１：４６４．［１４］　Ｄｉｅｋｅ　Ｇ　Ｈ．Ｓｐｅｃｔｒａ　ａｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｌｅｖｅｌｓ　ｏｆ　Ｒａｒｅ　Ｅａｒｔｈ　Ｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐｕｂ．，１９６８．４０１．［１５］　Ｄｉｅｋｅ　Ｇ　Ｈ，Ｃｒｏｓｓｗｈｉｔｅ　Ｈ　Ｍ．Ａｐｐｌ．Ｏｐ

ｔ．，１９６３，２：６７５．３

３３第２期 光谱学与光谱分析

Ｐｒｅｐ

ａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｄｏｗｎ－Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌβ

—ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋，Ｙｂ３＋

ＪＩＡＮＧ　Ｇｕｉ－ｃｈｅｎｇ１，ＷＥＩ　Ｘｉａｎ－ｔａｏ１，ＷＡＮＧ　Ｌｉｎ－ｘｉａｎｇ１，２，ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｃｈｕｎ１，ＣＨＥＮ　Ｙｏｎｇ

－ｈｕ１，ＹＩＮ　Ｍｉｎ１＊

１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ　２３００２６，Ｃｈｉｎａ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ　

Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ　８３００５４，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ　ＮａＹＦ４∶Ｔｂ３＋，Ｙｂ３＋ｄｏｗｎ－ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ（ＤＣ）ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ　ｗｅｒｅ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　ｂｙ　ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｘ－ｒａｙ　

ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＰＬ）ａｎｄ　ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ（ＰＬＥ）ｓｐｅｃｔｒａ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅｓ．Ｅｘ－ｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｒｅｖｅａｌｅｄ　ｔｈａｔ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｏｆ　ＮａＹＦ４∶Ｔ

ｂ３＋，Ｙｂ３＋

ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄ　ｉｎ　ｈｅｘａｇｏｎａｌ　ｓｈａｐｅ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｃｕｂｉｃ　ｓｈａｐｅ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅｄｏｐｉｎｇ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｂ３＋ａｎｄ　Ｙｂ３＋ｗａｓ　ａｌｔｅｒｅｄ，ｔｈｅ　ｌａｔｔｉｃｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｄｉｄ　ｎｏｔ　ｃｈａｎｇｅ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ　

ｔｈａｔ　ｔｈｅ　Ｔｂ３＋

ａｎｄＹｂ３＋ｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＮａＹＦ４ｈｏｓｔ　ｌａｔｔｉｃｅ　ｂｙ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｙ３＋．Ｔｈｅ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｆｒｏｍ５　Ｄ４→７　Ｆ６（４８９ｎｍ），５　Ｄ４→７　Ｆ５（５４２ｎｍ），５　Ｄ４→７　Ｆ４（５８４ｎｍ），ａｎｄ　５　Ｄ４→７　Ｆ３（６１９ｎｍ）ｏｆ　Ｔｂ３＋ｉｏｎｓ　ｗａｓ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ，ｉｎ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｄｏｍｉｎａｎｔ　ｅ－ｍｉｓｓｉｏｎ　ｗａｓ　ａｔ　５４２ｎｍ．Ｗｉｔｈ　ｓｉｎｇｌｅ　Ｔｂ３＋

ｄｏｐｉｎｇ

，ｎｏ　ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ（ＮＩＲ）ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｗａｓ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　３５５ｎｍｐｕｌｓｅｄ　ｌａｓｅｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｈｉｌｅ　ｗｉｔｈ　Ｔｂ３＋ａｎｄ　Ｙｂ３＋ｃｏｄｏｐｉｎｇ，ｔｈｅ　ＮＩＲ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ａｔ　ａｒｏｕｎｄ　９５０～１　１００ｎｍ　ｆｒｏｍ　Ｙｂ３＋（２　Ｆ５／２→２　

Ｆ７／２）ｗａｓ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｉｓｉｂｌｅ　ａｎｄ　ＮＩＲ－ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｙｂ３＋

ｄｏｐｉｎｇ　

ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｔｂ３＋ａｎｄ　Ｙｂ３＋

．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｉｔ　ｉｓ　ａｐｏｓｓｉｂｌｅ　ＤＣ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｆｒｏｍ　Ｔｂ３＋ｔｏ　Ｙｂ３＋．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｄｏｐｉｎｇ　

ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　１％ｍｏｌ　Ｔｂ３＋

ａｎｄ　６％ｍｏｌ　Ｙｂ３＋

ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　

ｏｆ　ＮＩＲ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｉｔｓ　ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ　ｍｅｔｈｏｄ；Ｄｏｗｎ－ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ　

ｔｒａｎｓｆｅｒ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ａｐｒ．２１，２０１０；ａｃｃｅｐｔｅｄ　Ａｕｇ

．８，２０１０） ＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　

ａｕｔｈｏｒ敬告读者———《光谱学与光谱分析》已全文上网

从２００８年第７期开始在《光谱学与光谱分析》网站（ｗｗｗ．ｇｐｘｙｇｐ

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光谱学与光谱分析期刊社

４

３３光谱学与光谱分析 第３１卷

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

微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法制备Y_2O_3_Eu_3_发光材料芯片

微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法制备Ｙ ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋ 发光材料芯片＊ 王　懿，侯丽雅，章维一 （南京理工大学机械工程学院，江苏南京２１００９４） 摘　要：　采用基于微流体数字化技术的微纳米干粉 体脉冲喷射燃烧法制备了Ｙ ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋发光材料芯 片，用紫外分析仪和荧光光谱仪对材料芯片进行了分析和表征。与组合液滴喷射法的间接作业不同，微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法直接喷射原材料粉体进行材料芯片制备作业，无需配制溶液或悬浮液，简化了制备工艺流程、提高了材料芯片制备效率。 关键词：　组合材料学；发光材料；脉冲惯性力；粉体喷射；燃烧法 中图分类号：　Ｏ４８２．３１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－９７３１（２０１０）１１－２０２２－０４ １　引　言 组合材料学（Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）兴起于２０世纪９０年代中期［１－３］，是组合方法与材料科学相结合而形成的一门新兴交叉学科，其目标是通过采用并行合成、高通量表征的研究策略，短时间内用有限步骤快速合成大量不同的样品，形成材料样品库（材料芯片）、并快速表征它们的性质，来实现新材料的高效筛选／优化。 发光材料是日常生活中不可缺少的材料，为了发展和推广高效、节能照明器具，迫切需要寻找具有高效、稳定、色纯度高等特点的新型发光材料。一般情况，材料工作者依靠经验和直觉，通过＂炒菜法＂或＂试错法＂，采用一次一个组分的方法来寻找新型发光材料。这种研究模式由于周期长、成本高，难以满足社会高速发展的需求。 组合方法的运用有效促进了发光材料的开发，Ｓｕｎ等人采用溶液喷射技术制备了包含１００个微型粉末样品的发光材料库［４］；Ｗａｎｇ等人采用四元物理掩膜与光刻相结合的技术制备了由１０２４个分立样品组成的薄膜样品库，并从中筛选出一种高效蓝色荧光复合材料Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２／ＳｉＯ２［５］；Ｍｏｒｄｋｏｖｉｃｈ等人采用二元及多元组分梯度技术制备样品库，发现并优化了４种低压阴极射线发光良好的ＺｎＯ基荧光粉［６］；Ｃｈｅｎ等人拓展了组合液滴喷射合成技术的应用范围，以悬浮液为前驱体喷射合成的荧光材料库［７］，但是悬浮液需要专用设备花费数小时制备［８］；近年来，Ｇａｏ等人采用组合溶液喷射法对平板显示技术（ＰＤＰ／ＬＥＤ）所需的荧 光材料进行了研究［９－１１］。这些材料芯片制备技术均是使用反应物的溶液点样和混合，挥发掉溶剂后再进行固相反应的间接作业，存在因反应物不同需寻找不同溶剂造成工作量大、甚至因溶解度过低溶液难配制等问题。 本文为提高材料芯片制备效率，采用基于微流体数字化技术的微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法，进行Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋发光材料芯片的制备实验研究，探索直接输送干粉体进行材料芯片合成的新方法。 ２　原　理 ２．１　微流体数字化技术 本课题研究起点是南京理工大学微系统研究室发明的、拥有自主知识产权的微流体数字化技术［１２－１４］。微流体数字化技术的原创技术特征如下：方法上以脉冲为微流动基本形态；以脉冲当地惯性力为主动力；以脉冲波形、频率、幅值、相位、波数、波序列为驱动－控制－扰动参量；装置上既无微可动件又无嵌入式微电路；以外部宏驱动器影响微流道内部流动。性能上：适用流体广，包括各种液体和粉体；流动分辨率高达飞升级；脉冲量规整、序列可控的数字化流动；可靠性高、抗固粒堵塞、气泡阻断；工作条件利于保持生物活性；结构简、成本低［１３，１４］。 ２．２　微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法 微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法的材料芯片合成大致可分为两步：一是微量反应原料向微反应器的精确输送；二是微反应器中化学反应的控制。难点主要在第一步，而第二步则与传统的常规材料合成基本相同。微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法采用微流体数字化技术输送微量粉体，之后在反应器内进行燃烧反应生成材料样品库。其输送特点为：直接使用原材料粉体，无需制备溶液或悬浮液。 ３　Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋发光材料芯片的制备 ３．１　系统构成 本文以电磁铁为作动器搭建了微纳米干粉体脉冲喷射系统，通过撞击产生脉冲惯性力喷射微纳米干粉体至陶瓷点滴板各孔内，由脉冲频率和幅值控制喷射流量，之后经阵列燃烧［１５］得到所需样品库。 ２２０ ２２０１０年第１１期（４１）卷 ＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７５１５２）；南京理工大学自主科研专项计划资助项目（２０１０ＧＪＰＹ００６）收到初稿日期：２０１０－０４－０２收到修改稿日期：２０１０－０９－１５ 通讯作者：侯丽雅 作者简介：王　懿　（１９８６－），男，安徽芜湖人，在读硕士，师承侯丽雅教授，从事组合材料芯片技术及应用研究。

半导体材料硅的基本性质

半导体材料硅的基本性质 一．半导体材料 1.1 固体材料按其导电性能可分为三类：绝缘体、半导体及导体，它们典型的电阻率如下： 图1 典型绝缘体、半导体及导体的电导率范围 1.2 半导体又可以分为元素半导体和化合物半导体，它们的定义如下： 元素半导体：由一种材料形成的半导体物质，如硅和锗。 化合物半导体：由两种或两种以上元素形成的物质。 1)二元化合物 GaAs —砷化镓 SiC —碳化硅 2)三元化合物 As —砷化镓铝 AlGa 11 AlIn As —砷化铟铝 11 1.3 半导体根据其是否掺杂又可以分为本征半导体和非本征半导体，它们的定义分别为： 本征半导体：当半导体中无杂质掺入时，此种半导体称为本征半导体。 非本征半导体：当半导体被掺入杂质时，本征半导体就成为非本征半导体。 1.4 掺入本征半导体中的杂质，按释放载流子的类型分为施主与受主，它们的定义分别为： 施主：当杂质掺入半导体中时，若能释放一个电子，这种杂质被称为施主。如磷、砷就是硅的施主。 受主：当杂质掺入半导体中时，若能接受一个电子，就会相应地产生一个空穴，这种杂质称为受主。如硼、铝就是硅的受主。

图1.1 （a）带有施主（砷）的n型硅 (b)带有受主（硼）的型硅 1.5 掺入施主的半导体称为N型半导体，如掺磷的硅。 由于施主释放电子，因此在这样的半导体中电子为多数导电载流子（简称多子），而空穴为少数导电载流子（简称少子）。如图1.1所示。 掺入受主的半导体称为P型半导体，如掺硼的硅。 由于受主接受电子，因此在这样的半导体中空穴为多数导电载流子（简称多子），而电子为少数导电载流子（简称少子）。如图1.1所示。 二．硅的基本性质 1.1 硅的基本物理化学性质 硅是最重要的元素半导体，是电子工业的基础材料，其物理化学性质（300K）如表1所示。

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

发光材料的合成及发光材料制备技术(精)

1 02121289.9 一种有机电致发光材料及其应用 2 02134788. 3 稀土高分子光致发光材料及其合成方法 3 01124165.9 一种纳米级超长余辉硅铝复合盐类发光材料及其制备方法 4 01133301.4 电致发光材料包膜 5 02130973. 6 一种电致发光磷光材料及其应用 6 01136619.2 一种非放射性环保蓄能发光材料及其制备方法 7 02134210.5 含硒杂环化合物的聚合物及其在制备发光材料中的应用 8 02125386.2 一种合成长余辉发光材料的新方法 9 02155860.4 允许由给体转移有机材料以便在有机发光二极管器件内形成层的设备 10 02124569.X 亚甲基吡咯金属络合物、使用该络合物的发光元件材料以及发光元件 11 02132760.2 含有高可见发光效率的CdTe纳米晶透明聚合物体相材料的制备方法 12 01804068.3 发光元件材料和使用该材料的发光元件 13 99816847.5 光致发光的半导体材料 14 02124757.9 脂环式环氧化合物、其制造方法和组成物及发光二极管用密封材料 15 02135615.7 有机电致发光材料8-羟基喹啉铝的制备方法 16 01138882.X 超长余辉高亮度蓝紫色发光材料的制备方法 17 01138883.8 铝酸盐高亮度长余辉发光材料及其制备方法 18 02157031.0 用于转移有机材料以形成有机发光装置中的结构层的方法 19 03112784.3 纳米发光复合材料及其制备方法 20 03113677.X 含镉氧化物长余辉发光材料及其制备方法 21 02103614.4 基于纳米材料的发光气敏传感器及纳米材料的成膜工艺

燃烧法制备CaMoO4：Dy3+荧光粉

项目名称：燃烧法制备CaMoO4:Dy3+荧光粉 系别： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导老师： 时间: 2014年 12 月 30 日

材料专业综合设计实验报告 燃烧法制备CaMoO4:Dy3+荧光粉 1实验目的 1）熟悉和掌握CaMoO4:Dy3+材料制备工艺过程及原理及性能测试与结构表征； 2）理解共沉淀法工艺因素对材料性质与结构的影响； 3）培养学生的创新意识、创新能力、科学态度，使其具有较强动手实践能力、初步的科研开发能力和科技研究能力； 4）培养学生综合设计实验的能力，提高分析问题、解决问题和动手能力，为学生毕业后从事材料生产与检测奠定基础。 2 实验原理及步骤 2.1 概述 对稀土发光材料进行微/纳米级调控,使其具有一系列一般体相材料无法比拟的优异的物理化学性质和丰富的光谱性能,有望在传感器、光电器件、高分辨平板显示以及生物标识等多个领域存在广泛的潜在应用价值。一般来讲,微/纳米发光材料的性质及应用和它的晶体结构、化学组成、尺寸、形貌和维度等相关都很密切。只有精确地控制微/纳米材料的尺寸和形貌,才能使我们获得良好性能的发光材料。因此,调节和控制微/纳米发光材料的形貌,从而获得具有良好的发光性能的新材料,发展新应用,是目前科研工作的难点,也是重点。 半导体白色发光二极管(light emitting diodes,简称白光LED)作为一种新型固态照明器件，具有发光效率高、寿命长、体积小、反应速度快、稳定性好、无污染、节能环保等优点。目前比白炽灯省电80％，比荧光灯省电50％，被称为新一代照明光源。广泛应用于移动通讯.城市景观照明、汽车灯、交通信号灯、LCD 背光源、室内外普通照明等多种照明领域[1]。受到广泛关注，具有广阔的应用前景。但是目前的LED由蓝光和黄光组合得到白光,由于缺少红色光谱的成分,显色指数较低；因为红色荧光粉对调制白光的色温以及提高显色指数有重要作用。 为了获得稳定性高、发光强度高、发光效率高的红色荧光粉，本课题主要研究了钼酸盐红色荧光粉的燃烧法制备和性能表征，以钼酸钙为基质，以Eu3＋为激活剂，研究了掺入Sr2+、Li+、Na+、K+时产物的荧光性质，通过不断调整原料的配比，寻求合成温度、反应时间等条件的最佳值，尝试不同的制备工艺，寻求最佳原料配比和最佳工艺条件，为适用于白光LED红色荧光粉的研究做出一定探索和贡献，促进白光LED的发展。 稀土发光材料的合成方法有传统高温固相法、溶胶－凝胶法、水热合成法、共沉淀法、燃烧法、微波辐射法等，其中高温固相法工艺较成熟，已经广泛应用。目前制备 CaMoO4:Dy3+的试验方法主要有高温固相法[2]沉淀法[3]溶胶-凝胶法[4] 而尚未见用燃烧法合成 CaMoO4:Dy3+的实验报到。 本实验采用燃烧法，燃烧合成 (Combustion Synthesis ，缩写 CS) ，也称自蔓延高温合成，是一高放热的化学体系经外部能量诱发局部化学反应（点燃），形成其前沿（燃烧波），使化学反应持续蔓延，直至整个反应体系，最后达到合成所需材料目的的技术 稀土掺杂的荧光材料历来是众多研究学者在发光领域关注的热点问题。由于其独特的电子构型和特殊的发光性质，使其在固态激光器，传感器，通讯，显示以及照明等领域具有广泛的应用。

半导体材料课程教学大纲

半导体材料课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称：半导体材料 所属专业：微电子科学与工程 课程性质：专业限选 学分： 3 （二）课程简介：本课程重点介绍第一代和第二代半导体材料硅、锗、砷化镓等的制备基本原理、制备工艺和材料特性，介绍第三代半导体材料氮化镓、碳化硅及其他半导体材料的性质及制备方法。 目标与任务：使学生掌握主要半导体材料的性质以及制备方法，了解半导体材料最新发展情况、为将来从事半导体材料科学、半导体器件制备等打下基础。 （三）先修课程要求：《固体物理学》、《半导体物理学》、《热力学统计物理》； 本课程中介绍半导体材料性质方面需要《固体物理学》、《半导体物理学》中晶体结构、能带理论等章节作为基础。同时介绍材料生长方面知识时需要《热力学统计物理》中关于自由能等方面的知识。 （四）教材：杨树人《半导体材料》 主要参考书：褚君浩、张玉龙《半导体材料技术》 陆大成《金属有机化合物气相外延基础及应用》 二、课程内容与安排 第一章半导体材料概述 第一节半导体材料发展历程 第二节半导体材料分类 第三节半导体材料制备方法综述 第二章硅和锗的制备 第一节硅和锗的物理化学性质 第二节高纯硅的制备 第三节锗的富集与提纯

第三章区熔提纯 第一节分凝现象与分凝系数 第二节区熔原理 第三节锗的区熔提纯 第四章晶体生长 第一节晶体生长理论基础 第二节熔体的晶体生长 第三节硅、锗单晶生长 第五章硅、锗晶体中的杂质和缺陷 第一节硅、锗晶体中杂质的性质 第二节硅、锗晶体的掺杂 第三节硅、锗单晶的位错 第四节硅单晶中的微缺陷 第六章硅外延生长 第一节硅的气相外延生长 第二节硅外延生长的缺陷及电阻率控制 第三节硅的异质外延 第七章化合物半导体的外延生长 第一节气相外延生长（VPE） 第二节金属有机物化学气相外延生长（MOCVD） 第三节分子束外延生长（MBE） 第四节其他外延生长技术 第八章化合物半导体材料（一）：第二代半导体材料 第一节 GaAs、InP等III-V族化合物半导体材料的特性第二节 GaAs单晶的制备及应用 第三节 GaAs单晶中杂质控制及掺杂 第四节 InP、GaP等的制备及应用 第九章化合物半导体材料（二）：第三代半导体材料 第一节氮化物半导体材料特性及应用 第二节氮化物半导体材料的外延生长 第三节碳化硅材料的特性及应用 第十章其他半导体材料

发光材料制备方法

发光材料的制备方法 随着发光材料基质类型的不断发展，其制备方法也逐渐趋于多样化[7~10]针对各种基质的特点，相应发展出了溶胶－凝胶法、高温固相法、燃烧合成法、微波加热法、水热法、喷雾热解法、化学沉淀法、电弧法等制备技术。这些制备方法的基本原理有着显著的差别，适用性也有所不同，具有较强的针对性。 1、溶胶—凝胶法 溶胶一凝胶法(Sol-Gel)是低温合成材料的一种新工艺，它最早是用来合成玻璃的，但近十多年来，一直是玻璃陶瓷等先进材料合成技术研究的热点，其原理是将组成元素的金属无机或有机化合物作为先驱体，经过水解形成凝胶，这些凝胶经过烘干成为玻璃粉末并进行成型，再在较低温度下进行烧结，形成玻璃陶瓷。溶胶一凝胶法是应用前景非常广泛的合成方法。它是采用特定的材料前驱体在一定条件下水解，形成溶胶，然后经溶剂挥发及加热等处理，使溶胶转变成网状结构的凝胶，再经过适当的后处理工艺形成纳米材料的一种方法。 利用溶胶一凝胶法(Sol-Gel)制备发光材料时，把选好的基质材料制成溶液，配以激活剂、助溶剂等的有机化合物溶液或化合物的水溶液，混合均匀，溶液静化数小时后形成凝胶，经干燥、灼烧除去有机物后，再在一定气氛下烧结成产品，得到发光材料粉体。范恩荣[11]用溶胶一凝胶新工艺制备出硅酸锌、硅酸钙发光材料。 此方法制备发光材料具有均匀性好，烧结温度低，反应容易控制，材料的发光带窄，发光效率高等优点。但存在着要使用金属有机溶剂，成本高、操作繁琐、生产周期长，凝胶在烧结过程中收缩较大，制品易变形，对发光性能有一定影响等缺点。 溶胶－凝胶技术作为一种先进的工艺方法，具有反应温度低、对基材的尺寸与形状没有过高要求、仪器费用低、操作简单、材料性能调节余地大等特点，可以很方便地通过改变参与反应的有机与无机组分的含量来实现纳米涂层性能的调节。 溶胶是分散介质中基本单元尺寸为1～100 nm的固体粒子而形成的分散体系。在Sol-Gel涂层制备中，溶胶的制备可分为有机途径和无机途径两种。有机途径是通过有机醇盐的水解与缩聚而形成溶胶；无机途径则是通过某种方法制得

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、

发光材料的制备

实验三微波法制备蓝色荧光粉Ca1-x Sr x F2:Eu 一、实验目的 1. 掌握共沉淀-微波法制备荧光粉的方法 2. 熟悉微波反应装置以及具体的实验操作 3. 制备纳米复合荧光粉 二、主要仪器与药品 1、仪器 烧杯，胶头滴管，瓷坩埚（100ml、20ml）各一个，分析天平，离心机，烘箱，微波炉，紫外灯 2、药品 硝酸钙，硝酸锶，三氧化二铕（Eu2O3），氟化铵，硝酸，活性炭（炭粒） 三实验原理与技术 共沉淀法是将沉淀剂加入到混合金属盐溶液中，促使各组分均匀混合沉淀，然后加热分解以获得产物的方法。化学共沉淀法的优势在于它不仅可以将原料提纯与细化，而且可以在制备过程中完成反应及掺杂过程。这种方法具有工艺简单、经济，反应物混合均匀，焙烧温度较低、时间较短、产品性能良好等优点。但制备过程中仍有不少问题有待解决，例如过程中易引入杂质，形成的沉淀呈胶体状态导致洗涤和过滤方面的问题，如何选择适宜的沉淀剂和控制制备条件等。 微波合成法是近年来迅速发展起来的一种新合成方法，应用于光致发光材料的制备，已获得了多种粒度细小、分布均匀、色泽纯正、发光效率高的荧光粉。这种方法是将原料按比例混合后研磨，装入特定的反应器，在微波炉中加热反应20—40min，取出后进行简单的后处理即得成品。微波热合成法的显著优点是反应彻底、快速、高效、节能、洁净、经济，使用方法和设备简单，只需家用微波炉即可。用此法合成的产品疏松．粒度小。分布均匀，色泽纯正，发光效率高，有较好的应用价值； 氟化物性能稳定，不易潮解，透光率好，而且生产成本低，有着有机物和硫化物无法比拟的优点。通过对其进行稀土掺杂，可以制备出与植物光合作用所吸收光谱相匹配的新型高效转光剂。但是目前文献报道的大都是通过高温固相法

发光材料的制备和特性研究274(实验)

材料物理综合实验报告 实验题目：发光材料的制备和特性研究 物理与能源学院材料物理专业 ___2011___级____1___班 学号__106072011274______ 姓名__赖婷婷___________ 指导老师:__林林老师______

发光材料的制备和特性研究（实验报告） 摘要：本实验用高温固相法制备钼酸钇镝，通过紫外分光光度计对材料的激发强度和发射强度进行测试，结果发现钼酸钇镝在波长为353nm时激发峰最强，在波长为383.5nm时的发射峰最强 引言：发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程，是热辐射之外的另一种辐射。要确定某一种材料是否发光并没有明显的界限，一般激发条件下不发光的材料在非常强的能量激发下有微弱的发光。有些材料需要提高纯度，发光才能变强，有些材料则需要掺入一定量的激活剂才能发光发光材料在信息、能源、材料、航天航空、生物技术和环境科学等领域有着广泛的应用前景，对全球信息高速公路的建设及国家经济和科技的发展有着举足轻重的推动作用。稀土离子掺杂材料的上转换发光，是一种吸收两个或两个以上的低能光子发射出一个高能光子的发光过程。掺杂在晶体或玻璃态物质基质中的稀土离子，可以通过激发态吸收和各种能量传递过程被激发至高于泵浦能量的能级而向下跃迁产生上转换发射。 发光材料种类和应用 对固体发光材料而言，发光材料主要包括无机材料和有机材料两大类，根据其被激发的方式不同可以具体划分为以下几种类型:

稀土发光材料的发光原理： 三价稀土离子：La3+： [Xe] 4f0------Lu3+：[Xe]4f14 [Xe]=[Kr]4d105s25p6，三价稀土离子，4f电子能量最高。三价稀土离子的发射和激发绝大多数是由4f电子在f组态内不同能级之间的跃迁而产生的，称为4f－4f跃迁,4f－4f跃迁种类丰富，谱线很多。4f电子能量高于5s和5p，但比5s和5p电子离核近，处于内层。5s25p6形成了良好的电屏蔽，三价稀土离子掺入晶体时，在晶体中比较独，4f能级位置受晶体的影响不大，在所有晶体中都差不多在+3价稀土离子中，Y3+和La3+无4f电子，Lu3+的4f亚层为全充满的，都具有密闭的壳层。因此是光学惰性的，适用于作基质材料。从Ce3+到Yb3+，电子依次填充在4f轨道，从f 1 到 f 13，其电子层中都具有未成对电子，其跃迁可产生发光。这些离子适于作为发光材料的激活离子。 Dieke图：三价稀土离子在LaCl3晶体中的4f电子能级图

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。

发光材料的制备方法及制备的发光材料的制作流程

本技术涉及发光材料技术领域，提供一种发光材料的制备方法及制备的发光材料，所述方法包括：(1)按照化学计量比称取原材料La2O3、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、H3BO3、Er2O3在研钵中充分研磨，使材料混合均匀；其中，Er3+掺杂的含量为330％；(2)放入坩埚中，在马弗炉中400600℃预烧结1.53h；(3)取出研磨2060min；(4)放入坩埚，置于马弗炉中9001000℃烧结610小时；(5)冷却后，取出烧结体，充分研磨，得到Er3+掺杂的 LaMgB5O10荧光材料。本技术方法简单、成本低廉，所制备的发光材料粒径小、稳定性好，而且发光效率得到了很大提高。 技术要求 1.一种发光材料的制备方法，其特征在于，包括： (1)按照化学计量比称取原材料La2O3、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、H3BO3、Er2O3在研钵中充分研磨，使材料混合均匀；其中，不同化学计量使Er3+掺杂的含量为3-30％； (2)放入坩埚中，在马弗炉中400-600℃预烧结1.5-3h； (3)取出研磨20-60min； (4)放入坩埚，置于马弗炉中900-1000℃烧结6-10小时； (5)冷却后，取出烧结体，充分研磨，得到Er3+掺杂的LaMgB5O10荧光材料。 2.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法，其特征在于，研磨时间为40-90min。 3.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法，其特征在于，所述坩埚为氧化铝坩埚。 4.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法，其特征在于，预烧结的温度为500℃。 5.根据权利要求1或4所述的发光材料的制备方法，其特征在于，预烧结的时间为2小时。 6.根据权利要求1所述的发光材料的制备方法，其特征在于，烧结的温度为900℃。 7.根据权利要求1或6所述的发光材料的制备方法，其特征在于，烧结时间为8小时。

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)。

燃烧法制备SrAl2O4-Eu,Dy超长余辉发光材料实验报告教材

中南民族大学 实验报告 实验课名称：化学综合实验指导老师：唐万军 学生姓名：专业：班级：学号： 实验名称：燃烧法制备SrAl2O4:Eu,Dy超长余辉发光材料 实验日期：组别：实验成绩： 一、目的要求 1、了解稀土掺杂铝酸盐长余辉材料的合成方法与应用领域。 2、设计实验方案，采用燃烧法合成SrAl2O4:Eu2+，Dy3+，测试其发光特性。 3、学会使用LS-55光度计和屏幕亮度计，根据X射线粉末衍射谱图，分析鉴定多晶样品的物相。 二、基本原理 长余辉发光材料也被称作蓄光材料，或者夜光材料，指的是在自然光或其它人造光源照射下能够存储外界光辐照的能量，然后在某一温度下（指室温），缓慢地以可见光的形式释放这些存储能量的光致发光材料。 20 世纪90 年代以来，开发的以碱土铝酸盐为基质的稀土长余辉发光材料, 以其优异的长余辉发光性能，引起了人们对长余辉发光材料的广泛关注。目前稀土离子掺杂的碱土铝(硅)酸盐长余辉材料已进入实用阶段。国内较大的生产厂家有大连路明、济南伦博、重庆上游等。市场上可见的产品除了初级的荧光粉外，主要有夜光标牌、夜光油漆、夜光塑料、夜光胶带、夜光陶瓷、夜光纤维等, 主要用于暗环境下的弱光指示照明和工艺美术品等。随着长余辉材料的形态从粉末扩展至玻璃、单晶、薄膜和玻璃陶瓷，对长余辉材料应用的探讨也从弱光照明、指示等扩展到信息存储、高能射线探测等领域。长余辉材料受到人们越来越多的重视。 从基质成分的角度划分，目前长余辉发光材料主要包括硫化物型、碱土铝酸盐型、硅酸盐型及其它基质型长余辉发光材料。不同长余辉发光材料的发光性能见表1。 表1 不同长余辉发光材料的发光性能 发光材料发光颜色发光谱峰波长/nm 余辉时间/min BaAl2O4:Eu,Dy 蓝绿色496 120 CaAl2O4:Eu,Nd 蓝紫色446 1000 Sr4Al14O25:Eu,Dy 蓝绿色490 2000 SrAl2O4:Eu,Dy 黄绿色520 4000 Sr2MgSi2O7:Eu,Dy 蓝色469 2000

实验一 燃烧法合成红色发光材料Li2CaSiO4Eu3+ 完成

本科生实验报告 实验课程材料设计与制备综合实验 学院名称材料与化学化工学院 专业名称材料科学与工程 学生姓名冯有增 学生学号201202040223 指导教师邱克辉 实验地点C201 实验成绩 二〇一五年五月——二〇一五年六月

填写说明 1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）； 2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明； 3、格式要求： ①用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。 ②打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右 2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）； 页码用小五号字底端居中。 ③具体要求： 题目（二号黑体居中）； 摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）； 关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)； 正文部分采用三级标题； 第1章××(小二号黑体居中，段前0.5行) 1.1 ×××××小三号黑体×××××（段前、段后0.5行） 1.1.1小四号黑体（段前、段后0.5行） 参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T 7714－2005）》。

实验一燃烧法合成红色发光材料Li2CaSiO4:Eu3+ 一、实验名称：燃烧法合成红色发光材料Li2CaSiO4:Eu3+ 二、实验目的： 1、掌握燃烧法的实验原理和材料的基本测试方法； 2、掌握燃烧法合成Li2CaSiO4:Eu3+粉体的制备过程； 3、研究Eu3+浓度变化对荧光粉发光性能的影响； 三、实验原理 燃烧法是指通过前驱物的燃烧合成材料的一种方法。当反应物达到放热反应的点火温度时，以某种方法点燃，随后的反应即由放出的热量维持，燃烧产物就是拟制备的目标产物。其基本原理是将反应原料制成相应的硝酸盐，加入作为燃料的尿素（还原剂），在一定的温度下加热一定时间，经剧烈的氧化还原反应，溢出大量的气体，进而燃烧得到产物。 nSi(O2C2H5)4+nH2O== nSi(OH) 4+4nC2H5OH 6LiNO3+3Ca(NO3)2+ 3Si(OH) 4+ 12CO(NH2)2 ==3Li2CaSiO4+12CO2+4NH3+24H2O+16N2用燃烧法合成发光材料具有相当的适用性，燃烧过程产生的气体还可充当还原保护气氛，并具备不需要复杂的外部加热设备，工艺过程简便，反应迅速，产品纯度高，发光亮度不易受损，节省能源等优点，是一种很有意义的高效节能合成方法。 四、实验药品及仪器 药品：三氧化二铕（Eu2O3），硝酸钙（Ca(NO3)2·4H2O），尿素，正硅酸乙酯（Si(OC2H5)4），硝酸锂（LiNO3），浓HNO3，去离子水。 仪器：电子天平，量筒，烧杯，移液管，磁力搅拌器，恒温干燥箱，刚玉坩埚，马弗炉，X射线粉晶衍射仪（XRD），荧光光谱仪（FL）。 五、注意事项 1、准确称量样品； 2、严格按照实验流程操作； 3、注意安全；

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：

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。