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小木虫论坛-学术科研互动平台» 网络生活区» 有奖问答 » 有奖问答完结子版 » 荧光光谱，磷光光谱，光致发光光谱三者的异同。有效期至2010年6月20日
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jxxjlfh

金虫 (小有名气)

[交流] 荧光光谱，磷光光谱，光致发光光谱三者的异同。有效期至2010年6月20日

本人是做发光材料的，老师说测荧光光谱，文献上一般做的是磷光光谱，还有的是光致发光发光光谱几乎没有看见做荧光光谱的。
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1楼2010-05-24 23:29:29
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我的开心果

新虫 (著名写手)
jxxjlfh(金币+1): 2010-05-26 09:38:34
1 光致发光
光致发光的激发过程为单光子或多光子吸收过程，它包括光吸收、能量传递、光发射等过程，这些过程与材料结构、成分及环境原子排列有关，光致发光技术是研究固体中电子过程的重要手段。一般情况下，光致发光光子的能量小于激发光子的能量（斯托克斯位移），在特定条件下发射光子的能量可以超过激发光子的能量（反斯托克斯位移）。日光灯是利用汞蒸气放电产生的紫外光激发涂覆在灯管壁上的发光物质而发出可见光的。
2 电致发光
1920年德国学者古登和波尔发现，某些物质加上电压后会发光，人们把这种现像称为电致发光或场致发光 (electroluminescent)，简称EL。它是通过加在两电极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致电子能级的跃进、变化、复合导致发光的一种物理现象。电致发光（EL）按激光发过程的不同，其原理可以分为二大类：
2.1注入式电致发光
直接由装在晶体上的电极注入电子和空穴，当电子与空穴在晶体内再复合时，以光的形式释放出多余的能量。注入式电致发光的基本结构是结型二极管（LED），现以半导体发光二极管为例说明其基本原理。
半导体发光二极管的主要结构是半导体p-n结，当其外加正向偏置电压时电子（空穴）会注入到p（n）型材料区，这样注入的少数载流子会通过直接或间接的途径与多数载流子复合，载流子复合过程中会辐射发光，这种由载流子注入引起的复合发光被称为注入式电致发光，其基本结构如图6所示。发光二极管的半导体发光芯片被固定在导电、导热的金属支架上，外围再封以环氧树脂，起到聚光和保护芯片的作用，发光芯片无疑是整个LED器件的核心。LED芯片结构是一个典型的分层结构：芯片两端是金属电极，底部是衬底材料，当中是由P型层和N型层构成的ＰＮ结，发光层位于P型层和N型层之间，是发光的核心区域，P型层、N型层和发光层通过在衬底材料上以特殊工艺外延生长而得。发光的基本原理简图如图7所示。芯片工作时，P型层和N型层提供发光所需的空穴和电子，它们被注入到发光层发生复合发光。复合过程的发光机制主要是由半导体材料的能带结构决定。半导体的能带分为量子态被电子全填满的价带和量子态未被电子全填满的导带，两者之间的能隙称之为禁带，也称带隙，用Eg表示。半导体的光学跃迁发生在价带顶和导带低附近。辐射电磁波的频率由Eg=hv可求得。在半导体的能带结构中，价带顶的能量位置和导带低的能量位置同处于K空间同一点，即同处在一个布里渊区的中心点。此结构为直接能带半导体结构，价带顶的能量位置和导带低的能量位置不同的能带结构为间接能带半导体结构。电子和空穴的复合过程满足动量守恒定律和能量守恒定律。电子在直接能带结构中的直接跃迁发光不需声子参加，而间接跃迁过程需要声子的参与才能满足动量守恒定律，而且间接跃迁复合几率较直接跃迁复合几率小3～4个数量级，所以在制备半导体LED结构时应尽量选取直接能带半导体材料。如GaN和ZnO两种基材料都是直接能带半导体材料。
2.2本征型电致发光
本征型电致发光又可称为高场电致发光与低能电致发光。高场电致发光是荧光粉中的电子或由电极注入的电子在外加强电场的作用下在晶体内部加速，碰接发光中心并使其激发或离化，电子在回复到基态时辐射发光。低能电致发光是指某些高电导荧光粉在低能电子注入时的激励发光现象。
3阴极射线发光
阴极射线发光(Cathodoluminescence)，即发光物质在电子束激发下所产生的发光，简称为CL。最常见的应用是电视显像屏，当然还包括计算机、电子显微镜和各式各样电子仪器的显示屏。这种应用所使用的电子具有很高的能量，通常在几千甚至上万电子伏(eV)。和光致发光相比，所用的能量是很大的，其激发过程也是不一样的，比较复杂。
基本原理是当高能量电子束进入发光体后撞击晶格，产生数量增多的电子，这就是次级电子(secondary electron)。次级电子又会产生电子。次级电子的能量自然不断减小，但数量倍增。最后，当大量的、能量只有几个eV的电子去激发发光材料，如LaOCl：Dy3+/Tm3+（图9），产生许多电子-空穴对，这些电子通过谐振或准谐振的形式将能量传递给发光中心离子，如Dy3+/Tm3+，最终使发光材料发光。另外，次级电子的能量分布很宽，能够激发各种能态，所以大多数物质都有CL。它和PL类似，也可用来研究分析物质的结构、杂质、缺陷等。

图9 LaOCl：Dy3+/Tm3+的CL发光原理
4 X射线即高能粒子发光
在各种射线如α、β、γ等核辐射以及X射线激发下，发光物质所产生的发光称为X射线即高能粒子发光。发光物质对这些高能量的吸收一般经过三个过程：带电粒子的减速、高能粒子的吸收以及电子-正电子对的形成。其中，众所周知的X射线发光的应用就是医用的X光透视屏和摄像增感屏。另一个在核物理的重要应用是闪烁计数器用的发光晶体。由于上述射线都是高能量的，所以它们主要都是通过产生的次级电子激发发光，基本原理与CL发光相似。
X射线和γ射线是不带电的粒子流，也称高能光子流。通常，X射线主要产生光电效应。这些高能射线激发发光物质时，均会产生大量的次级电子，而这些次级电子又会进一步激发或离化发光物质而发光。α、β粒子入射到发光物质的后，会发生晶格原子的离化，产生很多具有很多动能的离化电子、离化电子又可继续引起其他原子的激发或离化，产生次级电子，即发光物质对高能带电粒子的能量吸收。当这些激发或离化状态重新回到平衡态时，产生发光。
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7楼2010-05-25 23:00:04
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qfw_68

版主 (文坛精英)

有尾巴的青蛙
jxxjlfh(金币+1, 博学EPI+1): 2010-05-25 00:05:49
发光依据激发源（光激发、阴极射线激发等）的不同可分为光致发光（PL）、阴极射线发光（CL）等等。
       荧光与磷光都是PL或CL的现象，两者的区别在于：荧光寿命短，有激发源时会发光，激发源去除以后荧光就立即消失。相比之下，磷光则是有一定长度的延时（驰豫时间），激发源去除后，样品还能持续发光一段时间。平时所见的夜光物质就是磷光。

[ Last edited by qfw_68 on 2010-5-24 at 23:39 ]
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没有困难创造困难也要上网。
2楼2010-05-24 23:37:41
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lium

新虫 (正式写手)
jxxjlfh(金币+1): 2010-06-25 12:37:41
发光依据激发源（光激发、阴极射线激发等）的不同可分为光致发光（PL）、阴极射线发光（CL）等等。
       荧光与磷光都是PL或CL的现象，两者的区别在于：荧光寿命短，有激发源时会发光，激发源去除以后荧光就立即消失。相比之下，磷光则是有一定长度的延时（驰豫时间），激发源去除后，样品还能持续发光一段时间。平时所见的夜光物质就是磷光。

[ Last edited by qfw_68 on 2010-5-24 at 23:39 ]
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3楼2010-05-25 00:34:18
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jxxjlfh

金虫 (小有名气)
引用回帖:
Originally posted by qfw_68 at 2010-05-24 23:37:41:
发光依据激发源（光激发、阴极射线激发等）的不同可分为光致发光（PL）、阴极射线发光（CL）等等。
       荧光与磷光都是PL或CL的现象，两者的区别在于：荧光寿命短，有激发源时会发光，激发源去除以后荧光就立 ...

这些我也知道一些，就是到底该做哪一种激发和发射谱图？对于同一种荧光材料来说这三种谱图的形状都一样，就是强度不一样。如何选择还是没有说清楚。
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4楼2010-05-25 09:23:38
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