2023年4月18日发(作者：神经丛)
发光材料综述
结构与物性结课作业
发
光
材
料
综
述
学院：物理与电子工程学院
专业： 材料物理13-01
学号： 541311020102
姓名： 陈强
结构与物性结课作业 学号：541311020102 姓名：陈强
发光材料综述
摘要：
能够以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射（非平衡辐射）物质叫做发
光材料。发光是辐射能量以可见光的形式出现。辐射或任何其他形式的能量激
发电子从价带进入导带，当其返回到价带时便发射出光子（能量为1.8~3.1eV）。
如果这些光子的波长在可见光范围内，那么，便产生了发光现象。
0 引言
发光材料是国家重要战略能源，在人们的日常生活中也占据着重要地位，
被广泛应用于各个领域，因此对发光材料 的研制和运用受到越来越多的关注。
本文基于发光材料研究现状，分析发光材料种类和制备方式，并介绍几种
不同发光材料在生活中的应用，以期推动我国发光材料研究探索，为国家建设
和人们生活水平提高提供助力。发光材料是人类生活重要材料之一，在航天科
技、海洋 运输、医学医疗、出版印刷等各个领域被广泛应用，具有极为重要的
战略地位。
随着科学技术的发展，发光材料研究已经成为了我国科学界广泛关注的焦
点，其运用技术直接关系到人们日常生活质量和国防建设，因此如何推动发光
材料研制，将其更加安全、合理、高效的应用于生产生活中，成为了亟待解决
的问题。
1 发光材料分类
发光材料按激发的方式可分为以下几类：
1.1 光致发光材料
用紫外、可见及红外光激发发光材料而产生的发光称为光致发光，该发光
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材料称为光致发光材料。
光致发光过程分为三步：①吸收一个光子；②把激光能转移到荧光中心；
③由荧光中心发射辐射。
发光的滞后时间约为10-8s的称为荧光，衰减时间大于10-8s的称为磷光。
光致发光材料一般可分为荧光灯用发光材料、长余辉发光材料和上转换发
光材料。
按发光驰豫时间分类，光致发光材料分为荧光材料和磷光材料。
图1
1.2 电致发光材料
所谓电致发光是在直流或交流电场作用下，依靠电流和电场的激发使材料
发光的现象，又称场致发光。这种发光材料称为电致发光材料，或称场致发光
材料。
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311020102 姓名：陈强
1. 本征式场致发光
简单地说，本征式场致发光就是用电场直接激励电子，电场反向后电子
与中心复合而发光的现江米糕的做法家常做法
象。
2. 注入式发光
注人式场致发光是由Ⅱ- Ⅳ族和Ⅲ - Ⅴ族化合物所制成的有 p - n 结
的二极管，注人载流子，然后在正向电压下，电子和空穴分别由 n 区和 p 区
注人到结区并相互复合而发光的现象。又称p-n结电致发光
目前大概可以有以下几种材料:
1.2.1 直流电压激发下的粉末态发光材料
目前常用的直流电致发光材料有Zn S:Mn，Cu，其发光亮度大约为350 cd/m。
其他还有Zn S:Ag可发出蓝光;（）S:Ag可发出绿光。另外还有一些在Ca
S、Sr S等基质中掺杂稀土元素的材料。
1.2.2 交流电压激发下的粉末态发光材料
这种材料与直流电压激发下的发光材料有较高的流明效率（直流为0.5
Im/W，交流可达15 Im/Ｗ）所以它应用的较为普遍。以Zn S为代表，可在Zn S
粉末中掺入铜氯、铜锰、铜铅、铜等激活剂后，与介电常数很高的有机介质相
混合后制成。可发出红、橙、黄、绿、蓝等各董海川
种色彩的光。其中激活剂以质量
百分比计，烧成时间均为1 h。
1.2.3 薄膜型电致发光材料
它与以上两种基本相似，只是其中不需要有机介质，可以在较高的高频电
压下工作，发光亮度很高，发光效率也较高，可达几个流明/瓦。
1.2.4 p-n结型电致发光材料
即发光二极管所用材料。发光二极管是一种在低电压下发光的器件，它可
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使用单晶或单晶薄膜材料。发光二极管简称LED（Light Emitting Dicde的
缩写），最早出现在1968年，由美国HP（新惠普的前身）首先以磷砷化镓（Ga AsP）
为材质制成的黄色LED（属于冷光）具有耗电量小、寿命长、反应快、体积小、
耐候性好等优点，被誉为第二次照明革命。1990年开发了磷化铟镓（AlGaInP）
与氮化镓（Ga N）等2种材料后，长期以来，可见光LED的发展方向是以高亮
度化、全彩化和白光化为主12的意思
。
图2 p-n结电致发光原理
（a）热平衡状态；（b）加正偏压时的状态
1.3 热致发光材料。
发光材料在热（随温度的变化）的作用下而激发发光的材料叫做热致发光
材料。热致发光又称热释光[1] 。受激发后的发光体在停止发光后，对其加热
升温，又继续发光并逐渐加强的现象叫热释发光。但热能不是用来激发发光，
而是释放光能的。加热使发光材料贮存的激发能逐渐释放出来。这种现象与发
光材料中的电子陷阱相联系。
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1.4 射线致发光材料
射线致发光指发光材料在加速电子的轰击下的激发发光。射线致发光材料
可分为阴极射线致发光材料和放射线致发光材料两种。
阴极射线致发光是由电子束轰击发光物质而引起的发光现象。
放射线致发光是由高能的、、X射线轰击发光物质而引起的发光现象。
阴极射线致发光材料是指在阴极射线激发下能发光的材料，也称为电子束
激发发光材料。
x放射线致发光的发光原理为：发光材料在X射线照射下发生康普顿效应和
吸收X射线，均可产生高速的光电子。光电子经过非弹性碰撞，产生第二、三
代电子。这些电子可激发或离化发光中心，发出光来。因而，一个 X 射线的光
子可以引起很多个发光光子。
1.5 等离子发光材料
发光材料在等离子体的作用下的激发发光。
等离子体是高度电离化的多种粒子存在的空间，其中带电粒子有电子、正
离子，不带电的粒子有气体原子、分子、受激原子、亚稳原子等。由于气体的
高度电离，所以带电粒子的浓度很大，而且带正电与带负电粒子的浓度接近相
等。
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图3 复合发光示意图
（a）电子与正离子复合 （b）正负两种离子复合
气体的电子得到足够的能量之后，可以完全脱离原子，即被电离。这种电
子比在固体中自由得多，它具有较大的动能，以较高的速度在气体中飞行。而
且电子在运动过程中与其他粒子会产生军队慰问
碰撞，使更多的中性粒excel竖列自动求和
子电离。在大量
的中性粒子不断电离的同时，还有一个与电离相反的过程，就是复合现象。如
图3所示。
复合就是两种带电的粒子结合形成中性原子。在复合过程中，电子将能量
以光的形式放出来，即能辐射出关于表白的句子
频率为的光。
图4 材料光吸收的本质
2材料的发光机理
2.1分立中心发光(未离化)
发光材料的发光中心（即发光体内部在结构中能发光的分子）受激发时并
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未离化，即激发和发射过程在彼此独立的、个别的发光中心内部的发光叫做分
立中心发光。这种发光是单分子过程，并不伴随有光电导，故又称“非光电导
型”发光。分立中心发光有泰安东湖公园
两种情况：
图5 分立中心发光 （a）自发发光 （b）
受迫发光
（1）自发发光。受激发的粒子（如电子）受粒子内部电场作用从激发态A
回到基态G时的发光，叫自发发光，如图5（a）所示。
自发发光的特征是，与发射相应的电子跃迁的几率基本上决定于发射体内
的内部电场，而不受外界因素影响。
（2）受迫发光。受激发的电子只有在外界因素影响下才发光，叫受迫发光。
受迫发光的特征是，发射过程分为两个阶段，如图5(b)所示，受激发的电
子出现在受激态M上时，从状态M直接回到基态G上是禁阻的。在M上的电子，
一般也不是直接从基态G上跃迁来的，而是电子受激后，先由基态G跃迁到A，
再到M态上，M这样的受激态称为亚稳态。受迫发射的第一阶段是由于热起伏，
电子吸收能量后，从M态上到A，要实现这一步，电子在M态上需要花费时间，
等待机会，从A态回到G态是允许的，这就是受迫发射的第二阶段。由于这种
发光要经过亚稳态，故又称为亚稳态发光。
2.2复合发光(离化吃肉的坏处
)
发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒子，一般为正离子(空穴)和
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电子，这两种粒子在复合时便发光，叫复合发光。由于离化的带电粒子在发光
材料中漂移或扩散，从而构成特征性光电导，所以复合发光又叫“光电导型”
发光。
复合发光可以在一个发光中心上直接进行，即电子脱离发光中心后，又回
来与原来的发光中心复合而发光，呈单分子过程，电子在导带中停留的时间较
短，不超过10s，是短复合发光过程。大部分复合发光是电子脱离原来的发光
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中心后，在运动中遇到其他离化了的发光中心复合发光，呈双分子过程，电子
在导带中停留的时间较长，是长复合发光过程。
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