稀土发光材料范文

稀土发光材料范文稀土发光材料范文 稀土发光材料早在廿世纪初就发现掺Eu3 的Gd2O3具有高效的阴极射 线发光和光致发光性能 但稀土发光材料的研究和应用的飞速进展 则是在廿世纪六十年代中期Eu3 激活的Y2O2S等红色高效高色纯度的 阴极射线荧光粉问世之后 稀土发光材料的研究和发展开始覆盖整 个固体发光领域 稀土发光材料具有许多优点吸收激发能量的能力强 转换效率高 发射光谱范围宽 从紫外到红外 荧光寿命从纳秒到毫秒 磷光最 长达十多个小时 材料的物理化学性能稳定 能承受大功率的电子 束 高能射线和强紫外光的作用等 今天 稀土发光材料已广泛应用于显示显像 新光源 X射线增感屏 核物理探测等领域 并向其它高技术领域扩展 物质发光过程有激励 能量传输和发光三个过程 激励方式主要有电子束激发 光激发和电场激发 电子束激发有阴极射线 CR 发光材料 真空荧光 VF 材料 场 发射 FE 显示材料 光激发有荧光灯用发光材料 等离子显示 P DP 发光材料 X射线激发光材料等 电场激发有电致发光 EL 材 料 发光二极管 LED 材料 1阴极射线 CRT 稀土发光材料表1阴极射线稀土发光材料组份发光 色余辉用途Y2O2S Eu3 红M彩电 终端显示Y2O2S Eu3 红M投影电视Y 3 Al Ga 5O12 Tb3 绿M投影电视Y2SiO5 Tb3 绿M投影电视InBO3 Tb3 绿M终端显示InBO3 Eu3 红M终端显示Y2SiO5 Ce3 415nm S束电子引示管 Beam indextube Y3Al3Ga2O12 Ce3 520nm S束电子引示管 Beam indextube YAlO3 Ce3 370nm S束电子引示管 Beam indextube Y3Al5O12 Ce3 535nm S飞点扫描管2真空荧光显示 VFD 稀土发光材料VFD用稀土发光材 料较少 效率也不高 如SnO2 Eu3 Y2O2S Eu3 很少使用 3场发射显示 FED 稀土发光材料FED是有可能与PDP和LCD相竞争的 平板显示 它的画面质量和分辨率优于CRT 响应速度 寻址时间 非常快 而功耗仅是LCD的1 3 其应用前景令人关注 FED稀土发光材料如表2所示 表2FED稀土发光材料组成颜色发光效率SrTiO3 Pr红0 4Y2O3 Eu红0 7Y2O2S Eu红0 57Y3 Al Ga 5O12 Tb绿0 7Y2SiO5 Tb绿1 1SrGa2S4 E u 1 绿4 0ZnS Cu Al绿2 6Y2SiO5 Ce兰0 4SrGa2S4 Ce 1 兰1 5ZnS Ag Cl兰0 75表3灯用稀土发光材料组成颜色用途Y2O3 Eu红节能灯Y V P O4 Eu红高压汞灯MgAl11O19 Ce Tb绿节能灯LaPO4 Ce Tb绿节能 灯GdMgB5O10 Ce Tb绿节能灯BaMgAl10O17 Eu Mn兰绿节能灯BaMgAl1 0O17 Eu兰节能灯Sr5 PO4 3Cl Eu兰节能灯Sr3 PO4 2 Eu兰复印灯4 灯用稀土发光材料使用稀土三基色荧光粉的节能灯流明效率高 显 色性好 是欧美 日和我国大力推广的绿色照明 灯用稀土发光材料如表3所示 5等离子显示 PDP 稀土发光材料PDP是大屏莫 42英寸 平板显 示 挂壁式彩电的首选 并适用于高清晰度数字电视 HDTV 表4 列出了PDP稀土发光材料 表4PDP稀土发光材料组成颜色相对发光效率Y2O3 Eu红0 67 Y Gd BO 3 Eu红1 2Zn2SiO4 Mn绿1 0YBO3 Tb绿1 1LaPO4 Ce Tb绿1 1Y2SiO3 Ce兰1 1BaMgAl10O17 Eu兰1 66X射线和电离辐射稀土发光材料发绿 光的Gd2O2S Tb La2O2S Tb 发兰光的BaFCl Eu Y2O2S Tb LaOBr Tb YTaO4 Nb YTaO4 Tm都是优异的X射线增感屏材料 其增感速度 发 光强度和分辨特性都超过CaWO4屏 如Y2O2S Tb屏的增感速度是CaWO 4屏的3 4倍 发光陶瓷 2 陶瓷闪烁体 Y Gd 2O3 Eu3 Gd2O2S Pr3 Ce3 和G d3Ga5O12 Cr3 用于X射线CT Computed Tomography 医疗中 其性能优于CdWO4闪烁体 Gd2SiO5 Ce3 LuSiO5 Ce3 晶体闪烁体用于PET Positron EmissionTomography 正电子发射摄影术 核物理实验 油井记录 仪等 LaF3 Ce闪烁体可用于现代医学图像显示技术 其他如LiI Eu CaI2 Eu CaF2 Eu BaF2 Ce KBr Eu等闪烁体在现代物 理实验中都有应用 热释发光TL Thermo Luminescence 材料CaSO4 Dy CaSO4 Tm CaF2 Dy Mg2SiO4 Tb和K2C a2 SO4 3是电离辐射热释发光稀土材料 可用于核辐射剂量的测量 7电致发光 EL 稀土材料发光材料在电场作用下发光称为电致发光 电致发光有高电场发光和低电场型发光 常称的EL发光是高电场发 光 而LED发光则是低电场型发光 EL材料可做成全固体平板显示器 稀土掺杂的ZnS CaS和SrS薄膜电致发光器件在平面显示中崭露头角 如表5所示 表5EL荧光体的性质 3 荧光材料颜色亮度 cd m2 效率lm W ZnS Mn黄3003 6CaS Eu红120 2ZnS Mn filter红650 8ZnS Tb绿100 0 6 1 3SrS Ce兰绿1000 8 1 6SrGa2S4 Ce兰色50 02SrS Ce 白色 4701 5ZnS Mn Ga2O3 Eu红色850 4 8发光二极管 LED 用稀土材料发白光的LED因 无汞污染而是纯粹的绿色照明光源 目前 有二种方法可得到白光LED 一种是用兰光LED InxGa1 xN 激发YAG Ce发出555nm的黄绿色光 兰和黄绿混色成白光 光效达45lm W 显 色指数85 另一种是370nm紫外LED加上红 绿 兰三基色荧光粉 红粉是Y2O2S Eu 绿粉是ZnS Cu Al 而兰粉则是 Sr Ca Ba Mg 5 PO4 3Cl Eu 其 光效达到100lm W 显色指数83 9长余辉荧光粉稀土类长余辉荧光粉SrAl2O4 Eu Dy 525nm 和Sr4Al1 4O25 Eu Dy 490nm 比硫化锌长余辉荧光粉的性能要优越得多 余辉时间前者是后者的5 10倍 大于10小时 前者的余辉强度和化 学稳定性也比硫化锌要好得多 因余辉时间大于10小时 而无需使 用放射性元素 其安全性更好 稀土长余辉荧光粉现已得到广泛的应用 10光子裁剪 photon cutting 荧光粉绝大多数的光子发光材料 灯用荧光粉 长余辉荧 光粉 农用光转换荧光粉 PDP荧光粉等 量子效率都小于1 长期来 人们期望能提高量子效率 将吸收的光子 裁剪 成二个 或二个以上所需要波长的光子 使量子效率大于1 或者 将不需要 的发射光子 裁剪 成所需要的光子 经过多年的研究 可以利用串级多光子发射效应 无辐射效应 无 辐射能量传递和交叉弛豫正在逐步实现这种愿望 LiGdF4 Eu3 5 红色荧光粉 真空紫外线激发下的量子效率高达195 是紫外线激发下量子效率的2倍 LiGdF4 Er Tb 6 绿色荧光粉 VUV激发下量子效率达到130 Y2O2S Tb Dy 6 绿色荧光粉 利用无辐射能量传递中的交叉弛豫效 应 Tb3 Dy3 使Tb3 的5D3 7Fj能级跃迁发射的兰色光子被剪 裁 而使Tb3 的5D4能级的光子数增殖 5D4 7Fj跃迁 绿色 的几 率大大提高 参考文献 1 J Penczek F L Zhang etal SrGa2S4 Eu andSrGd2S4 Ce ForLow voltageField Emissiondisplays IDW 97 1997 625 628 2 Blasse G and Grabmaier B C Luminescent Materials Springer Berlin 1994 3 King C N Electroluminescence An IndustryPerspective J SID 1996 4 3 153 4 Stodilka D Kitai A H Huang Z Cook K High brightnessred emittingGa2O3 Eu electroluminescentphosphor 2000SI