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稀土发光材料种类及应用简述

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:稀土发光材料的种类繁多,可以按以下不同方式进行分类。2)稀土化合物作为基质材料。6)稀土热释发光材料。按应用范围,则可将稀土发光材料分为以下几种:1)照明材料,即灯用稀土荧光粉。稀土发光材料由于具有如前所述的许多优异性能,因而被广泛应用于新光源、显示、显像、光电子学器件、核物理和辐射场的探测和记录等许多领域。稀土发光材料已形成了很大的工业产业和消费市场,并正在向其他新兴技术领域展。

稀土发光材料种类及应用简述

凡是以稀土元素作为激活剂或以稀土化合物作为基质的发光材料,统称为稀土发光材料。稀土发光材料的种类繁多,可以按以下不同方式进行分类。

(1)按发光材料中稀土的作用不同可分为以下两种:

1)稀土作为激活剂的发光材料。在基质中作为发光中心而掺入的稀土离子称为激活剂。以稀土离子作为激活剂的发光体是稀土发光材料中最主要的一类,根据基质材料的不同又可分为两种情况:①材料基质为稀土化合物,如Y2O3∶Eu3+;②材料的基质为非稀土化合物,如Sr Al2O4∶Eu2+。可以作为激活剂的稀土离子主要是三价稀土离子Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+以及二价的Eu2+,其中应用最多的是Eu3+和Tb3+。而Pr3+、Nd3+、Ho3+、Er3+、Tm3+和Yb3+则可作为上转换材料的激活剂或敏化剂。

Eu3+的发光研究较多且最为成熟,也是应用最多的激活离子,Eu3+具有窄带发射,如果它在晶体格位中占据反演中心,产生5d07F1的跃迁辐射(橙光);如果它不处于反演中心,则产生5D07F2(红光)和5D07F4(红外光)的跃迁辐射。

Eu2+激活的材料的发光是Eu2+的4f65d→4f78S7/2宽带跃迁,由于5d电子裸露,受晶场环境的强烈影响,跃迁能量随晶场环境的改变而明显变化,发光材料的发射波长可随基质的不同在可见光紫外光区变化。因此,可以通过选择基质化学组成添加适当的阳离子或阴离子,改变晶场对Eu2+的影响,制备出特定波长的新型荧光材料,提高荧光体的发光效率,因此这类发光材料具有广泛的应用。

Tb3+是常见的绿色发光材料的激活离子,其发射主要源自5D47FJ(J=0~6)跃迁,Tb3+也有5D37FJ蓝光或者紫光发射。

在以稀土离子作为激活剂的发光材料中,除了掺杂一种稀土离子外,有时还有掺杂共激活剂或敏化剂。Ce3+的能量传递和敏化作用是值得注意的,Ce3+有一个宽而强的4f-5d吸收峰,可有效地吸收能量,使其本身发光,或将能量传递给其他离子而起敏化作用,它不仅可以敏化Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+等稀土离子,还可敏化非稀土离子,如Mn2+、Cr3+等。

2)稀土化合物作为基质材料。常见的可作为基质的稀土化合物有Y2O3、La2O3和Gd2O3等,也可以稀土与过渡元素共同构成的化合物(如YVO4等)作为基质材料。

(2)按激发方式的不同,可将稀土发光材料分为以下几种:

1)稀土光致发光材料(紫外光、可见光以及红外光激发)。

2)稀土电致发光材料(直流电或交流电激发)。

3)稀土阴极射线发光材料(电子束激发)。(www.xing528.com)

4)稀土高能量光子激发发光材料(X射线或γ射线激发)。

5)稀土光激励发光材料(晶体受电离辐射激发后再经光激励)。

6)稀土热释发光材料(晶体受电离辐射激发后再经热激励)。

(3)按应用范围,则可将稀土发光材料分为以下几种:

1)照明材料,即灯用稀土荧光粉。

2)显示材料,包括阴极射线发光材料和平板显示材料。

3)检测材料,如X射线发光材料。

4)闪烁体等。

稀土发光材料由于具有如前所述的许多优异性能,因而被广泛应用于新光源、显示、显像、光电子学器件、核物理和辐射场的探测和记录等许多领域

此外,在农业选种、工业分析、医学诊断、水利勘探、分子生物学和考古学等方面也有应用。稀土发光材料已形成了很大的工业产业和消费市场,并正在向其他新兴技术领域展。

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