书籍详情
发光学与发光材料
作者：徐叙瑢，苏勉曾主编
出版社：化学工业出版社
出版时间：2004-10-01
ISBN：9787502554101
定价：¥100.00
购买这本书可以去
内容简介
发光材料因其优越的物理性能、必需的重要应用及远大的发展前景而在材料行业中备受关注，本书由国内发光界多名权威专家共同编写。书中系统介绍了各种材料发光的物理、规律、性能、制备方法、应用及性能测试，是一本内容全面、材料新颖、理论系统较强、技术先进且兼顾实用性的专著。本书具体内容包括：发光的定义和分类；基本物理过程及现象；半导体的发光；分立中心的发光；特殊物质结构的发光；发光动力学问题的计算机模拟；发光在照明和其他光源中的应用；显示技术；发光在探测中的应用；主要发光材料；发光材料的制备；无机薄膜电致发光；视觉与颜色；发光分析；同步辐射原理与应用简介等。本书前言自然界中物质的运动都靠能量及其转换，把各种能量转换为光能的过程主要有两种：其一是热辐射；其二是发光。而它们都需要中间的媒介。如从这个中间媒介的个别原子或分子中发生的过程来看，两个原子或分子可以分别独立地自发发光，而无需协调它们的相位，因而它们的发光不是相干的；在热辐射中两个原子或分子也经历着这种互不相干的过程。所以就单个原子或分子而言，发光同温度辐射并无不同。但就这个中间媒介的整体发光而言，它们就截然不同了，当物质温度升高时，从400K就开始有可见光发出，并逐渐蓝移，它的光谱分布、发光强度都符合热辐射的规律。而发光则不然，在室温下看不到发光体的热辐射，但受到能量激发时发光体则可发出强烈的、耀眼的可见光。它的光谱是发光体的特征，不因温度而变。冷热不是光的属性，但是低温更有利于发光体的发光，人们常称发光为冷光。发光体吸收能量后，经过一系列的中间过程，才到达发光的元激发态，所以，对发光的研究必须着眼于全过程，而不能只限于研究最后引起发光的能级间的跃迁。然而，高能量的激发不能直接引起发光，而是先经过其他过程，消耗掉部分能量，待能量接近发光要求的能量范围后才引起发光。在这个能量附近，各类发光的主要过程是相同的，但不同的激发方式可以给这个过程以调制或扩展。最简单的激发发光是光致发光。在历史上阴极射线、X射线以及放射性的发现都曾借助于发光现象。发光学的研究与其他学科有着紧密的联系，也有着互相促进的作用。20世纪量子理论建立以后，发光学从观察、归纳、总结的经验科学中找到了它的物理内涵，确定能级及能级间的跃迁是发光现象的核心，这样，发光学的物理机理及应用都得到了很大发展。到20世纪末，发光学又有了极大开拓。例如：在微腔结构中，发光体能级系统及辐射场都是量子化的，它改变了腔中自发辐射的性质，发展了爱因斯坦辐射理论。量子阱及超晶格是一种量子工程的材料，具有异乎寻常的光学及电学性质，有些是常规晶体中所没有的，它的发光具有很多新的特殊性质。当硅晶体中的孔隙度超过70%时，多孔硅可以发出可见光，其红至绿的光致发光在室温下的量子效率可以达到10%，还能发出蓝色光。纳米发光材料，有原子簇、纳米薄膜、纳米块体几种形态，它可以是半导体、离子晶体、非晶体，还可能是掺杂状态，它们的发光也有很多新的性质。发现了上转化及量子剪裁现象，使小能量光子或大能量光子得到更有效的利用。将发光的起源扩展到芯能级，充分利用价带中电子丰富的优势，在闪烁晶体中利用了交叉发光。关于稀土元素的高能级的研究取得了新的进展。蓝色波段及紫外波段发光的研究扩展了发光光谱的范围，使其应用范围有了很大扩展。在信息存储、显示、照明、探测等方面都有新的方案及应用器件。在发光与农业、医学的交叉中也都有新的发展。研究发光的技术在能量分辨、时间分辨及空间分辨上都有极大的创新，如高分辨光谱术，纳秒（ns）、皮秒（ps）、飞秒（fs）时间分辨技术，电子显微镜、原子力显微镜以及近场显微镜显微技术等。发光在深入及开拓方面的成就形成了新的维度，为21世纪发光学的发展准备了良好的开端。按照激发能的不同，可以把发光分类为光致发光（紫外波段发光或真空紫外波段发光激发）、阴极射线发光（电子束流激发）、电离辐射发光（X射线、γ射线及高能离子激发）、电致发光（直流或交流电场激发）、化学发光（由化学反应能激发）、生物发光（由生物能激发）、摩擦发光（由机械应力激发）等。发光材料是由作为材料主体的化合物（基质）和选定掺入的少量以至微量的杂质离子（激活剂）所组成。有时还掺入另一种杂质离子作为敏化剂。发光材料可以是无机材料，也可以是有机材料。材料的形态有晶态、粉体、薄膜以至纳米态。发光材料受外界能量的激发，将部分的激发能转变为可见光发射。目前已研究开发出数百种各类发光材料，广泛应用于国民经济的各个领域以及人们生活的各个方面，本书前面6章着重讨论发光学的问题，即讨论发光现象中所包含的基本物理过程及重要规律，后面9章则着重讨论发光材料的组成、结构、性质、表征和实际应用等问题，包括发光在测试、光源、信息和图像显示、探测和分析等方面的应用以及有关的应用光学问题。这部专著介绍了发光的基本理论、主要发光材料、发光在各方面的应用。既概括了国际上发光领域的成就和进展，也展示了中国科学工作者的贡献。本书可以作为高等学校物理、化学、材料科学、信息科学、照明工程等专业的教学参考书，科研机构及企业研发部门有关人员的参考用书。本书是由编辑委员会组织，邀请发光学界各方面的专业研究教学人员集体编写而成。编写者都具有较强的理论基础、丰富的工作经验和独到的科学见解，但学有专攻，行文写作自有风格，专业名词术语也有不同，而且专著涉及的是科学发展及前沿现状，有些问题尚处于百家争鸣阶段，本书未做统一改动。由于时间仓促，本书肯定有不足之处和缺点，希望读者不吝赐教，提出批评和指正。书前附有作者名录，欢迎读者与其交流讨论。在编写本书过程中，参加编写的各位专家进行密切合作，并得到化学工业出版社的大力支持，责任编辑对本书又做了详尽的编辑加工和润色，我们表示衷心的感谢。还感谢冀国蕊及徐征同志在文秘、通讯、文体规范、进展统计各方面大量及时、细致的具体帮助。
作者简介
徐叙瑢 中国科学院院士。1945年毕业于西南联合大学物理系。1946-1951年北京大学物理系。1951-1955年赴苏联列别杰夫物理研究所攻读研究生，1955年获苏联副博士学位。1955-1966年中国科学物理研究所。1966-1987中国科学院长春物理所。1980年当选中国科学院院士。1987年-1996年天津理工学院材料物理研究所。1996年调入北京交通大学光电子技术研究所。现已培养硕士生40多名，培养博士生30多名、指导博士后3名。中国发光学的主要开创者和奠基人，长期从事发光物理和发光应用研究工作，提出了分层优化方案，发现了固态阴极射线发光。
目录
"第1章 发光的定义及分类1 1. 1 发光的定义2 1. 2 发光的分类3 1. 2. 1 光致发光3 1. 2. 2 电致发光3 1. 2. 3 阴极射线发光3 1. 2. 4 X射线及高能粒子发光3 1. 2. 5 化学发光4 1. 2. 6 生物发光4 参考文献4第2章 基本物理过程及现象5 21 光的吸收、反射及折射7 211 固体中的光学常数7 212 光在界面上的反射和折射8 213 介电常数的色散和Kramer-Kronig关系10 22 Einstein关系和Einstein自发辐射系数11 221 Einstein关系11 222 Einstein自发辐射系数13 23 谱线的宽度和线形14 231 非均匀线宽14 232 均匀线宽15 233 动态非均匀线宽17 234 谱线的线形17 24 相干瞬态过程18 241 光学Bloch方程18 242 光章动、自由感应衰减和光子回波22 25 量子化的辐射场与原子的相互作用28 251 辐射场的量子化29 252 量子化的辐射场和原子的相互作用29 26 电子-声子耦合33 261 声子33 262 位形坐标和单频近似理论34 263 无辐射跃迁40 27 能量传递42 271 Frster-Dexter理论42 272 一对(D,A)间能量传递速率与距离的关系44 273 供体发光的统计问题47 274 浓度猝灭53 28 光学非线性55 281 非线性介质中的Maxwell方程55 282 二阶非线性效应56 283 三阶非线性效应59 参考文献67第3章 半导体的发光69 31 能带模型，直接带与间接带72 32 杂质与缺陷74 321 杂质74 322 缺陷77 33 电学性质,p型与n型导电性82 331 平衡态p-n结的性质83 332 外加偏压下的p-n结84 34 直接跃迁与间接跃迁86 341 允许的带间直接跃迁87 342 禁戒的带间直接跃迁90 343 局域能级参与的跃迁92 344 声子参与的跃迁93 345 间接带间的跃迁95 35 发光中心及陷阱98 351 发光中心98 352 陷阱104 36 复合发光及其衰减规律109 361 单分子与双分子衰减规律109 362 长余辉发光112 363 热释光113 364 光激励发光117 37 激子发光118 371 半导体吸收边的精细结构与激子119 372 万尼尔激子120 373 自由与束缚激子的复合发光123 38 施主-受主对发光126 381 施主-受主对的能量状态126 382 浅施主-受主对复合发光及其特征127 383 深施主-受主对发光129 39 等电子中心发光132 391 等电子中心吸收与发光光谱之间的镜像对称关系132 392 等电子中心NN对的发光133 310 高激发密度下的发光135 3101 激子分子及其发光135 3102 电子-空穴液滴及其发光136 311 p-n结发光139 3111 p-n结发光发展概要139 3112 p-n结发光效率141 312 单注入与双注入式发光143 3121 注入方式与p-n结发光区域143 3122 注入效率146 3123 p-i-n结构的双注入式发光147 参考文献149第4章 分立中心的发光155 41 群论在分立中心发光研究中的应用156 411 能级的分类和低对称下的劈裂156 412 选择定则和状态混杂157 413 分立发光中心能级结构的计算159 42 稀土离子的能级和跃迁165 421 稀土离子4fn组态的能级结构165 422 稀土离子4fn-15d组态的能级结构167 423 稀土离子电偶极跃迁的Judd-Ofelt理论172 43 过渡金属离子的能级结构175 44 其他分离发光中心的能级结构177 441 ns2型离子的发光中心177 442 离子团发光中心178 45 分立中心的发光过程178 451 线性系统的响应函数和转移函数179 452 应用转移函数的例子180 453 非指数衰减183 46 上转换发光185 461 激发态吸收185 462 上转换发光中的吸收雪崩现象187 463 能量传递引起的上转换发光188 47 量子剪裁189 471 光子分步发射190 472 逐次能量传递191 参考文献193第5章 特殊结构物质的发光195 51 半导体超晶格和量子阱的发光196 511 概论196 512 半导体超晶格和量子阱的制备199 513 半导体超晶格和量子阱的光谱203 514 非对称半导体双量子阱的发光208 515 组合半导体超晶格的发光211 52 半导体量子线和量子点的发光212 521 半导体量子线的发光213 522 半导体量子点的发光217 53 多孔硅的发光224 531 多孔硅的形成与结构225 532 多孔硅的光致发光227 533 多孔硅的电致发光230 534 多孔硅的发光机理231 54 非晶态半导体的发光233 541 非晶态半导体的结构与制备233 542 非晶态半导体的能带结构235 543 非晶态硅的发光236 544 非晶态硫属化合物的发光239 参考文献239第6章 发光动力学问题的计算机模拟241 61 随机变量的模拟242 62 发光的模拟244 621 发光的统计性质244 622 单分子荧光的计算机模拟245 623 单分子识别247 63 能量传递过程的模拟249 631 具有分布密度φ0(X)的随机变量X的模拟249 632 静态能量传递249 633 D-D传递对D-A传递的影响250 64 相干瞬态现象的模拟251 641 相位和频率的随机变化251 642 红宝石中的失相过程的计算机模拟256 参考文献258第7章 发光在照明和其他光源中的应用259 71 前言261 72 灯用发光材料和辐射光源261 73 荧光灯262 731 灯的结构和工作原理262 732 荧光灯的能量转换263 733 色温、光色、显色指数263 734 三基色荧光灯264 735 无电极荧光灯265 736 无汞荧光灯(稀有气体荧光灯)266 74 高压汞荧光灯267 741 灯的结构和工作原理267 742 能量转换268 75 金属卤化物灯和钠灯268 751 金属卤化物灯268 752 高压钠灯270 76 荧光灯用发光材料271 761 发展历史271 762 对发光材料性能上的要求272 763 卤磷酸盐273 764 磷酸盐荧光体288 765 硅酸盐荧光体293 766 铝酸盐荧光体299 767 钨酸盐荧光体303 768 硼酸盐荧光体304 769 钒酸盐荧光体306 7610 Y2O3∶Eu和其他荧光体307 77 高压汞灯用发光材料310 771 发展历史和现状310 772 对发光材料性能的要求311 773 氟锗酸镁和砷酸镁311 774 磷酸锶镁锡312 775 钒酸钇铕和钒磷酸钇铕313 776 硅酸钇铈铽314 777 铝酸钇铽315 778 氯硅酸锶铕316 78 弱光源317 781 放射性发光材料317 782 长时发光材料318 79 白光发光二极管321 791 白光发光二极管的基本原理和光能转换322 792 蓝芯片-荧光体白光LED器件的结构和制造工艺323 793 白光发光二极管用荧光体323 794 Ce3+激活的稀土石榴石体系325 795 Eu2+激活的氯硅酸镁锌钙体系326 796 Eu2+激活的碱土焦硅酸盐327 797 Eu2+激活的蓝色荧光体和红色荧光体328 710 展望329 参考文献330第8章 显示技术336 81 阴极射线发光340 811 真空阴极射线发光340 812 固态阴极射线发光359 82 光致发光等离子体显示367 821 工作原理367 822 PDP中采用的发光材料368 83 注入发光369 831 发光二极管369 832 双极注入复合发光379 84 电致发光388 841 无机粉末型电致发光(EL)材料和显示器件388 842 无机薄膜电致发光(EL)材料和显示器件425 85 矩阵多像元显示的驱动及控制443 851 字符显示444 852 矩阵显示屏的控制与驱动446 853 大屏幕电视455 854 集成化显示显像461 参考文献462第9章 发光在探测中的应用466 91 前言468 92 X射线和物质的作用468 93 医学X射线影像探测470 931 X射线荧光屏470 932 X射线影像增强管471 933 X射线增感屏473 94 X射线发光材料477 941 钨酸钙477 942 硫化锌镉478 943 氟卤化钡479 944 溴氧化镧481 945 硫氧化稀土类482 946 稀土钽酸盐类482 947 小结和展望484 95 计算X射线影像484 951 小结和展望489 96 X射线无损检测490 961 发光玻璃491 97 热释光剂量探测493 971 热释光原理494 972 热释光材料及性质502 98 电离辐射荧光探测513 981 无机闪烁体514 982 陶瓷闪烁体531 983 有机闪烁体533 984 新型闪烁体展望535 参考文献536第10章 主要发光材料541 101 基质543 1011 IA-VIIA族化合物543 1012 IIA-VIA族化合物545 1013 IIB-VIA族化合物546 1014 IIIA-VA族化合物549 1015 (Al, Ga, In) (P, As) 550 1016 GaN, SiC发光551 1017 三元及多元化合物552 1018 氧化物和含氧酸盐555 1019 有机化合物发光560 102 发光中心561 1021 ns2型离子发光中心561 1022 过渡金属离子发光中心561 1023 镧系金属离子发光中心564 1024 复合离子发光中心583 参考文献585第11章 发光材料的制备591 111 原材料的制备和提纯592 1111 高纯硫化锌/镉的制备593 1112 高纯磷酸氢钙的制备594 1113 高纯二氧化硅的制备594 1114 高纯氧化铝的制备595 1115 高纯钨酸的制备595 1116 单一稀土元素氧化物的提纯595 1117 高纯五氧化二钒的制备597 1118 高纯硫的制备597 112 发光材料粉体的制备597 1121 原料的选择和配比598 1122 高温固相反应制备发光材料599 1123 高温固相反应的设备601 1124 粉体粒度的控制601 1125 粉体粒度的测定602 113 其他高温制备发光材料粉体的方法603 1131 喷雾热解法604 1132 燃烧法607 1133 微波辅助加热法609 114 溶液法制备发光材料611 1141 沉淀法611 1142 水热法613 1143 溶胶-凝胶法614 115 纳米发光材料的制备616 1151 纳米半导体发光材料617 1152 纳米掺杂化合物发光材料制备619 1153 发光玻璃制备620 116 发光材料的优化和新发光材料的探索621 参考文献623第12章 发光材料的表征及测量技术626 121 光致荧光光谱的测量627 1211 光致荧光光谱测量的预备知识627 1212 照度计法测荧光粉的相对亮度630 1213 照度计法测紧凑型荧光灯(CFL)总光通量632 1214 CFL的SPD测量634 1215 荧光粉SPD的测量636 1216 WLED光色参数的测量637 122 时间分辨637 123 形貌测量640 1231 粒度分析640 1232 光学显微镜642 1233 电子显微镜(EM或TEM)642 1234 扫描电子显微镜(SEM)644 1235 近场光学显微镜645 1236 扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)646 参考文献647第13章 视觉与颜色648 13. 1 视觉649 13. 1. 1 视觉及其形成过程649 13. 1. 2 明视觉、暗视觉和介视觉649 13. 2 颜色及CIE表色系统650 13. 2. 1 三基色原理及基本概念650 13. 2. 2 RGB表色系统651 13. 2. 3 CIE的XYZ表色系统652 13. 2. 4 均匀色空间656 13. 2. 5 色差及其计算公式657 13. 2. 6 CIE标准光源659 133 色温、相关色温和光色661 1331 黑体辐射定律661 1332 非黑体辐射662 1333 色温和相关色温662 1334 光色664 134 显色指数664 参考文献665第14章 发光分析666 141 荧光分析法的原理及应用669 1411 荧光分析法的基本原理669 1412 荧光分析仪器670 1413 荧光测量技术671 1414 背景信号673 1415 荧光定量分析的各种条件674 1416 环境中有害成分的荧光分析675 1417 食物及头发中有害成分的荧光测定677 142 稀土元素发光分析678 1421 稀土简单离子的荧光分析法678 1422 稀土有机络合物的荧光光度法679 1423 稀土元素荧光分析中的新方法新技术684 1424 稀土结晶磷光体发光分析法689 143 化学（生物）发光原理及其应用692 1431 化学发光分析法的基本原理692 1432 主要化学发光体系696 1433 电化学发光703 1434 化学发光免疫分析708 1435 化学发光分析在环境检测中的应用712 1436 化学发光技术在生物医学领域的应用716 1437 化学发光传感器719 参考文献722第15章 同步辐射原理与应用简介734 151 前言735 152 同步辐射原理735 1521 同步辐射基本原理735 1522 同步辐射装置：电子储存环736 1523 同步辐射装置：光束线、实验站740 1524 第四代同步辐射光源740 153 同步辐射应用研究743 1531 概述743 1532 真空紫外光谱744 1533 X射线吸收精细结构745 1534 在生命科学研究中的应用747 1535 同步辐射的工业应用747 1536 第四代同步辐射光源的应用749 154 结束语750 参考文献75
猜您喜欢
