C07：发光材料

1、发发 光光 材材 料料 目目 录录发光材料的基础知识发光材料的基础知识1长余辉发光材料长余辉发光材料2有机电致发光材料有机电致发光材料3参考教材参考教材4发光材料的基础知识发光材料的基础知识 目录目录发光材料的分类发光材料的分类发光材料的性能因素发光材料的性能因素发光现象的基本概念发光现象的基本概念 17世纪开始，发光现象逐渐成为实验科学的研究对象。 1852年，斯托克斯提出了提出了关于光致发光的第一个规律：发射光波长恒大于激发光波长，即发射光相对于激发光出现了斯托克斯位移。 1867年Becquerel研究了红宝石的光谱特性。 1878年，有人报道了低气压下真空放电引起的玻璃管壁发光现象，由

2、此引发了对阴极射线发光的研究。历史背景历史背景 19世纪末20世纪初，对于发光的研究引发了物理学两个重大的发现：X射线和天然放射线。伦琴通过对BaPt(CN)4的研究发现了X射线，贝克勒则通过硫酸钾铀发现核辐射。 1905年爱因斯坦用光子的概念揭示了斯托克斯规律的意义。 1913年玻尔提出了原子结构的量子理论，为发光物理奠定了理论基础 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。发光材料的定义发光材料的定义 发光原理发光原理过程：1、基质晶格吸收激发能2、基质晶格将吸收的激发能传递给发光中心，使其基态电子跃迁到激发态3、当这些电子从激发态跃迁回基态时

3、，形成发光发光材料的组成发光材料的组成2-5%90%1-3%0.009-0.0009%90%基质基质 主要组分单一或混合化合物4% 助熔剂助熔剂 促进发光中心形成保护气氛作用 0.009% 激活剂激活剂 共激活剂共激活剂 形成发光中心 2%敏化剂敏化剂 增强材料发光提高发光效率 发光材料BaMgAl10O17:Eu2+中，BaMgAl10O17叫做“基质”，Eu2+离子叫做“激活剂”。 表示式BaMgAl1 0O1 7:Eu2 +代表在基质BaMgAl10O17中掺杂有少量激活剂Eu2+离子。 按照离子电荷和离子半径相似性考虑，一般认为Eu2+离子占据BaMgAl10O17中Ba2+的晶格位置

4、。1.2分类：激发方式分类：激发方式发光材料光致发光 热释发光 阴极射线发光 电致发光 光释发光 辐射发光 具体介绍具体介绍 光致发光光致发光：紫外光、可见光或红外光激发发光材料：紫外光、可见光或红外光激发发光材料 阴极射线发光阴极射线发光：是用电子束激发而发光的物质：是用电子束激发而发光的物质 电致发光电致发光：是由电场作用在物质上所产生的发光现象：是由电场作用在物质上所产生的发光现象 热释发光热释发光：发光材料在较低温度下被激发，激发停止后，发：发光材料在较低温度下被激发，激发停止后，发光很快消失，当温度升高时，其发光强度又逐渐增强的现象光很快消失，当温度升高时，其发光强度又逐渐增强的现象

5、 光释发光光释发光：发光材料在长波发光的作用下，使被陷阱捕获的：发光材料在长波发光的作用下，使被陷阱捕获的电子释放到导带，然后与电离中心复合而发光电子释放到导带，然后与电离中心复合而发光 辐射发光辐射发光：指高能光子和粒子辐射发光材料，通过电子空穴：指高能光子和粒子辐射发光材料，通过电子空穴复合或激子的迁移，把激发能传递给激活剂而发光。复合或激子的迁移，把激发能传递给激活剂而发光。1.3影响因素影响因素长余辉发光材料长余辉发光材料水、紫外光等会降低其发光活性加硅酸盐物质提高性能,降低危害 有机电致发光材料有机电致发光材料对热和热氧化稳定有机物始终对腐蚀性物质不稳定稀土发光材料稀土发光材料添加不

6、同金属元素改变发光色彩小结小结通过尝试不通过尝试不同材料来改同材料来改进发光材料进发光材料在物理性质在物理性质上的缺陷上的缺陷发光材料发光材料通过尝试添通过尝试添加不同的添加不同的添加剂来改变加剂来改变发光材料的发光材料的发光色彩及发光色彩及稳定性稳定性长余辉型发光材料长余辉型发光材料 稀土激活的长余辉发光材料稀土激活的长余辉发光材料发展动态发展动态制备方法制备方法市场应用市场应用基本概念基本概念2.1 基本概念基本概念余辉余辉发光材料在激发停止后发出的光。余辉余辉时间时间发光衰减到初始亮度10%的时间。长余辉长余辉发光材料发光材料能够吸收日光或灯光,并将所吸光能“储存”起来,当光源停止照射时

7、,又将所吸收的光能释放出来的新一代光致发光材料。基本发光原理基本发光原理在材料制备过程中，掺杂的元素在基质中形成发光中心和陷阱中心；一些电子在受激时落入陷阱中心被束缚。光照撤除后 ，受环境温度的扰动，束缚于陷阱的电子跳出陷阱落到基态，释放的能量激发发光中心形成发光。 第四代长余辉材料第三代长余辉材料第二代长余辉材料第一代长余辉红色长余辉发光材料红色长余辉发光材料硅酸盐体系长余辉材料硅酸盐体系长余辉材料铝酸盐体系长余辉材料铝酸盐体系长余辉材料金属硫化物体系金属硫化物体系2.2 发展动态发展动态金属硫化物体系金属硫化物体系硫化物硫化物发光颜色多样发光颜色多样体色鲜艳体色鲜艳 弱光下吸收速度快弱光下

8、吸收速度快 发光强度低发光强度低余辉时间短余辉时间短化学性质不稳定化学性质不稳定过渡金属硫化物体系( Zn ,Cd) S ;碱土金属硫化物体系(Mg ,Ca) S铝酸盐体系长余辉材料铝酸盐体系长余辉材料铝酸盐体系铝酸盐体系光稳定性好光稳定性好 余辉时间长余辉时间长 化学稳定性好化学稳定性好 遇水不稳定遇水不稳定发光颜色单调发光颜色单调Eu2+为激活剂， 碱土金属铝酸盐为基质， Dy3+和Nd3+等稀土离子 为辅助激活剂硅酸盐体系长余辉材料硅酸盐体系长余辉材料化学式化学式aMObMOcSiO2dR:xEu，yLn 、为摩尔系数 M、M为碱土金属，R为助熔剂，Ln为稀土元素或过渡元素特特 点点 1

9、 化学稳定性好,耐水性强; 2 在某些行业如陶瓷行业 应用好于铝酸盐长余辉发光材料; 3扩展了材料发光颜色范围2.3 制备方法制备方法 高温固相法高温固相法溶胶溶胶凝胶法凝胶法 燃烧法燃烧法 电弧法电弧法 水热合成法水热合成法 高温固相法高温固相法助熔剂按比例按比例称重的原料称重的原料充分混合 磨 匀灼 烧发光体粉 碎 过 筛关键步骤关键步骤作作 用用：1，使基质组分间发生化学反应或相互扩散而形成固熔体，基质形成一定的晶体结构；2，使激活剂进入基质而处于基质晶格的间隙中或置换晶格结点上的原子；3，使晶体长大和完善 溶胶溶胶-凝胶法凝胶法调节PH蒸发混合溶液溶 胶加热脱水提高PH凝 胶干燥荧光体

10、灼烧影响因素影响因素：1，有机螯合剂的用量2，水的用量3，PH值4，温度燃烧法燃烧法影响因素: 1.炉温; 2.助熔剂含量; 3.尿素用量尿素硼酸混合原料燃烧泡沫状产物马弗炉冷却研细荧光体电弧法电弧法助熔剂混合原料灼 烧试样电极发光陶瓷水热合成法水热合成法原料高压釜物质240-250oC保温6-8h加水发光体N2-H2气氛灼烧还原合成方法优点和缺点比较合成方法优点和缺点比较高温固相法高温固相法制得粉体稳定性；发光 余辉性能较高晶体完整性受破坏；发光亮度 效率降低。溶胶溶胶-凝胶法凝胶法组分均匀性好；烧结温度低；晶粒尺寸易控制；原料成本高；反应周期长；醇盐对人体有害。燃烧法燃烧法样品疏松,易粉碎

11、；不需要气氛保护；废气排放，产品的后处理较复杂电弧法电弧法节约能源；节省时间。实验室阶段 水热合成法水热合成法合成温度低；制备条件温和；体系稳定。发光强度较低；制备工艺技术复杂；影响因素较多。2.4 市场应用市场应用发光涂料发光涂料发光玻璃发光玻璃发光即时贴发光即时贴发光纤维发光纤维发光工艺品发光工艺品发光足球发光足球美国美国911恐怖袭击事件恐怖袭击事件 有科技，才有奇迹有科技，才有奇迹 911世贸倒塌，一道神秘的绿光引导18000多人夺路而逃这道神秘的绿光就来自大连路明。纽约世贸大厦为什么选择路明？纽约世贸大厦为什么选择路明？1993年，纽约世贸大厦地下车库发生汽车爆炸，人们纷纷涌入大楼里

12、漆黑一片的楼道，场面混乱不堪，很多人头破血流，救援人员用了6个小时才将大部分人员疏散，死亡6人，伤1000多人。在那次事件后，1994年世贸大厦改善了疏散应急指示系统，引进了路明的自发光材料，装置了自发光疏散指示系统，连楼梯的扶手也被涂上了黄色的自发光油漆，以指示下楼的路线。正是这一及时的、亡羊补牢的举措使18000多人在“911”事件中从燃烧的世贸中成功逃生。 商场、超市商场、超市 蓄光自发光型消防安全标志可以根据各种公共场所的实际需要，灵活进行安装，地面、楼梯、墙面、棚顶的不同部位均可进行标志安装。在建筑施工过程中，无需为安装作任何预留。是商场、超市在增强安全防范措施的必要选择。蓄光自发光

13、型轨道交通标志系统蓄光自发光型轨道交通标志系统 车厢内饰、站内标识、紧急疏散指示标志、消防器材指示标志等，具有亮处吸光、暗处发光的特点，可以作为地铁照明、疏散系统的有效补充，特别是在突发事件导致电力系统中时，更能凸显此产品的优势。目前国内外轨道交通（地铁）产品应用：南昌铁路局、广州、上海、北京等地铁、伦敦、纽约等地铁。大连路明发光科技股份有限公司大连路明发光科技股份有限公司 美国学者弗兰西斯说：“你能买到一个人的时间，你能买到劳动，但你不能买到热情，你不能买到主动，你不能买到一个人对事业的追求。而这一切，都可以通过企业文化而争取到。”正因如此，在长期发展实践过程中，路明积累了日渐丰厚的文化底蕴

14、，形成了反映时代要求的企业文化。 汶川地震汶川地震 这批物资的重要特点是用来保障救援人员和志愿者的人身安全。 第一批援助物资包括“发光救援腕带”和“临时建筑物导流疏散标志”。“发光救援腕带”，用于救援现场,供救援人员佩戴于手腕手臂，白天吸光夜间发光，使佩戴者醒目、易于辨认，起到给受灾群众指引方向、导流疏散的作用；“临时建筑物导流疏散标志”,用于灾后重建，安装在建筑物内部，一旦发生余震，它们可以起到紧急疏散群众的作用，并于夜间指引灾民向安置点转移。其他公司其他公司东莞市永固绝缘材料有限公司宁波分公司http:/www.v- 录录薄膜电致发光材料的制备薄膜电致发光材料的制备有机电致发光的工作原理有

15、机电致发光的工作原理有机电致发光材料的应用有机电致发光材料的应用有机电致发光材料展望有机电致发光材料展望有机电致发光材料的分类有机电致发光材料的分类 电致发光电致发光按其材料的形态材料的形态，可以分为粉末型、薄粉末型、薄膜型膜型和结型结型3种。OLED:将利用有机小分子有机小分子为发光材料制成的器件称为有机电致发光器件有机电致发光器件；PLED:将利用高分子高分子作为电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光器件高分子电致发光器件。3.1有机电致发光原理有机电致发光原理 当器件加正向偏压时,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到有机材料中,外场的作用使它们迁移至发光层； 电子和空穴在发光层相遇后,由于

16、库仑作用形成暂态激子,处于不稳定态.其中大部分发生复合,电子落入空穴,释放出能量；Name:电子And I am:空穴3.2薄膜电致发光材料的制备真空蒸发法真空蒸发法 溅射法制备溅射法制备 脉冲激光沉积法脉冲激光沉积法化学气相沉积法化学气相沉积法 丝网印刷法丝网印刷法 原子层和分子束外延法原子层和分子束外延法 喷雾分解法喷雾分解法 溶胶凝胶法溶胶凝胶法 重点介绍重点介绍定定 义义：通过气相或者在基板表面上的化学反应, 在基板上形成薄膜的一种镀膜方法 ；条件控制条件控制：反应气体组成，工作气压、基板温度，气体流量以及原料气体的纯度 ；常用原料常用原料：氢化物、卤化物、有机金属化合物定定 义义：在

17、真空环境中，给待蒸发物质必须的蒸汽压， 蒸发粒子在基片上凝结，实现真空蒸发薄膜沉积；组组 成成:A）真空室B）蒸发源或蒸发加热装置C）放置基片及给基片加热装置 ；蒸发方法蒸发方法：电阻加热蒸发、闪烁蒸发、电子束蒸发、激光熔融蒸发、弧光蒸发、射频加热蒸发等 。重点介绍重点介绍 定定 义义：利用核能粒子轰击靶材，使靶材原子或分子被溅射出来并沉积到衬底表面一种工艺 ；优优 点点：1 )具有很高的镀膜速度 2 )用于多种涂覆材料 3)适用于不同的基材 4)沉积速率高；不不 足足：1）沉积率低基片 2）易受到高能离子的轰击而损坏 薄膜发光效率高的原因薄膜发光效率高的原因：晶粒尺寸大，晶界密度低；特特 点

18、点：沉积薄膜质量高、能精确控制膜厚；问问 题题:1)设备昂贵、维护费高 2)生产周期长，不宜大规模生产 3.3有机电致发光材料展望有机电致发光材料展望三芳胺类三芳胺类化合物化合物 金属金属配合物配合物 金属金属聚合物聚合物三芳胺类化合物三芳胺类化合物 由于具有较好的由于具有较好的给电子能力给电子能力和较高的和较高的空空穴迁移率穴迁移率等优点等优点 , 三芳胺类化合物既可作为三芳胺类化合物既可作为空穴传输材料空穴传输材料 ,又可作又可作发光材料发光材料 ,使其成为近使其成为近年来研究的热点年来研究的热点 ,在有机电致发光材料中有在有机电致发光材料中有着很好的发展前景。着很好的发展前景。 金属配合

19、物金属配合物 金属配合物发光材料中金属离子包括金属配合物发光材料中金属离子包括Be 、Al 、In和稀土金属离子和稀土金属离子 ,它们可以组成一大它们可以组成一大类配合物发光材料类配合物发光材料 ,具备具备有机物高荧光量子有机物高荧光量子效率效率的优点和的优点和无机物稳定性无机物稳定性的优点的优点 ,而被认而被认为是最具应用前景的一类发光材料。为是最具应用前景的一类发光材料。 金属聚合物材料金属聚合物材料 聚合物具有易成膜和大平面显示的优点聚合物具有易成膜和大平面显示的优点 ,将它和金属结合在一起就拥有了将它和金属结合在一起就拥有了金属配合物金属配合物和和聚合物聚合物的优点的优点 ,这样就出现了这样就出现了集强发旋光集强发旋光性能性能和和易加工性能易加工性能与一体的发光材料与一体