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第1章　发光的定义及分类1

总目录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

1.2.6 生物发光4

参考文献4

1.2.5　化学发光4

第2章　基本物理过程及现象5

2.1　光的吸收、反射及折射7

2.1.1 固体中的光学常数7

2.1.2　光在界面上的反射和折射8

2.1.3　介电常数的色散和Kramer-Kronig关系10

2.2　Einstein关系和Einstein自发辐射系数11

2.2.1　Einstein关系11

2.2.2　Einstein自发辐射系数13

2.3　谱线的宽度和线形14

2.3.1　非均匀线宽14

2.3.2　均匀线宽15

2.3.3　动态非均匀线宽17

2.3.4　谱线的线形17

2.4　相干瞬态过程18

2.4.1　光学Bloch方程18

2.4.2　光章动、自由感应衰减和光子回波22

2.5　量子化的辐射场与原子的相互作用28

2.5.1　辐射场的量子化29

2.5.2　量子化的辐射场和原子的相互作用29

2.6　电子－声子耦合33

2.6.1 声子33

2.6.2　位形坐标和单频近似理论34

2.6.3　无辐射跃迁40

2.7　能量传递42

2.7.1 F？rster-Dexter理论42

2.7.2　一对（D.A）间能量传递速率与距离的关系44

2.7.3　供体发光的统计问题47

2.7.4　浓度猝灭53

2.8　光学非线性55

2.8.1 非线性介质中的Maxwell方程55

2.8.2　二阶非线性效应56

2.8.3　三阶非线性效应59

参考文献67

第3章　半导体的发光69

3.1　能带模型，直接带与间接带72

3.2　杂质与缺陷74

3.2.1 杂质74

3.2.2　缺陷77

3.3　电学性质，p型与n型导电性82

3.3.1　平衡态p-n结的性质83

3.3.2　外加偏压下的p-n结84

3.4　直接跃迁与间接跃迁86

3.4.1　允许的带间直接跃迁87

3.4.2　禁戒的带间直接跃迁90

3.4.3　局域能级参与的跃迁92

3.4.4　声子参与的跃迁93

3.4.5　间接带间的跃迁95

3.5　发光中心及陷阱98

3.5.1 发光中心98

3.5.2 陷阱104

3.6　复合发光及其衰减规律109

3.6.1　单分子与双分子衰减规律109

3.6.2　长余辉发光112

3.6.3　热释光113

3.6.4　光激励发光117

3.7　激子发光118

3.7.1 半导体吸收边的精细结构与激子119

3.7.2　万尼尔激子120

3.7.3 自由与束缚激子的复合发光123

3.8　施主－受主对发光126

3.8.1　施主－受主对的能量状态126

3.8.2　浅施主－受主对复合发光及其特征127

3.8.3　深施主－受主对发光129

3.9　等电子中心发光132

3.9.1 等电子中心吸收与发光光谱之间的镜像对称关系132

3.9.2 等电子中心NN对的发光133

3.10.1　激子分子及其发光135

3.10　高激发密度下的发光135

3.10.2 电子－空穴液滴及其发光136

3.11 p-n结发光139

3.1 1.1　p-n结发光发展概要139

3.1 1.2　p-n结发光效率141

3.1 2　单注入与双注入式发光143

3.1 2.1 注入方式与p-n结发光区域143

3.12.2　注入效率146

3.12.3　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

4.1.1 能级的分类和低对称下的劈裂156

4.1　群论在分立中心发光研究中的应用156

4.1.2　选择定则和状态混杂157

4.1.3　分立发光中心能级结构的计算159

4.2　稀土离子的能级和跃迁165

4.2.1　稀土离子4fn组态的能级结构165

4.2.2　稀土离子4fn-15d组态的能级结构167

4.2.3　稀土离子电偶极跃迁的Judd-Ofelt理论172

4.3　过渡金属离子的能级结构175

4.4　其他分离发光中心的能级结构177

4.4.1　ns2型离子的发光中心177

4.5　分立中心的发光过程178

4.4.2　离子团发光中心178

4.5.1 线性系统的响应函数和转移函数179

4.5.2　应用转移函数的例子180

4.5.3　非指数衰减183

4.6　上转换发光185

4.6.1　激发态吸收185

4.6.2　上转换发光中的吸收雪崩现象187

4.6.3　能量传递引起的上转换发光188

4.7　量子剪裁189

4.7.1　光子分步发射190

4.7.2　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

5.1 半导体超晶格和量子阱的发光196

5.1.1 概论196

5.1.2　半导体超晶格和量子阱的制备199

5.1.3　半导体超晶格和量子阱的光谱203

5.1.4　非对称半导体双量子阱的发光208

5.1.5　组合半导体超晶格的发光211

5.2　半导体量子线和量子点的发光212

5.2.1　半导体量子线的发光213

5.2.2　半导体量子点的发光217

5.3　多孔硅的发光224

5.3.1 多孔硅的形成与结构225

5.3.2　多孔硅的光致发光227

5.3.3　多孔硅的电致发光230

5.3.4　多孔硅的发光机理231

5.4　非晶态半导体的发光233

5.4.1 非晶态半导体的结构与制备233

5.4.2　非晶态半导体的能带结构235

5.4.3　非晶态硅的发光236

5.4.4　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

6.1　随机变量的模拟242

6.2　发光的模拟244

6.2.1　发光的统计性质244

6.2.2　单分子荧光的计算机模拟245

6.2.3　单分子识别247

6.3　能量传递过程的模拟249

6.3.1 具有分布密度φ0（X）的随机变量X的模拟249

6.3.2　静态能量传递249

6.3.3　D-D传递对D-A传递的影响250

6.4　相干瞬态现象的模拟251

6.4.1　相位和频率的随机变化251

6.4.2　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

7.1　前言261

7.2　灯用发光材料和辐射光源261

7.3　荧光灯262

7.3.1　灯的结构和工作原理262

7.3.2　荧光灯的能量转换263

7.3.3　色温、光色、显色指数263

7.3.4　三基色荧光灯264

7.3.5　无电极荧光灯265

7.3.6　无汞荧光灯（稀有气体荧光灯）266

7.4.1 灯的结构和工作原理267

7.4　高压汞荧光灯267

7.4.2　能量转换268

7.5　金属卤化物灯和钠灯268

7.5.1　金属卤化物灯268

7.5.2　高压钠灯270

7.6　荧光灯用发光材料271

7.6.1 发展历史271

7.6.2　对发光材料性能上的要求272

7.6.3 卤磷酸盐273

7.6.4　磷酸盐荧光体288

7.6.5　硅酸盐荧光体293

7.6.6　铝酸盐荧光体299

7.6.7　钨酸盐荧光体303

7.6.8　硼酸盐荧光体304

7.6.9　钒酸盐荧光体306

7.6.10　Y2O3∶Eu和其他荧光体307

7.7　高压汞灯用发光材料310

7.7.1　发展历史和现状310

7.7.2　对发光材料性能的要求311

7.7.3　氟锗酸镁和砷酸镁311

7.7.4　磷酸锶镁锡312

7.7.5　钒酸钇铕和钒磷酸钇铕313

7.7.6　硅酸钇铈铽314

7.7.7　铝酸钇铽315

7.7.8　氯硅酸锶铕316

7.8　弱光源317

7.8.1　放射性发光材料317

7.8.2　长时发光材料318

7.9　白光发光二极管321

7.9.1 白光发光二极管的基本原理和光能转换322

7.9.2　蓝芯片－荧光体白光LED器件的结构和制造工艺323

7.9.3 白光发光二极管用荧光体323

7.9.4　Ce3+激活的稀土石榴石体系325

7.9.5　Eu2+激活的氯硅酸镁锌钙体系326

7.9.6　Eu2+激活的碱土焦硅酸盐327

7.9.7　Eu2+激活的蓝色荧光体和红色荧光体328

7.10　展望329

参考文献330

第8章　显示技术336

8.1 阴极射线发光340

8.1.1 真空阴极射线发光340

8.1.2　固态阴极射线发光359

8.2　光致发光等离子体显示367

8.2.1 工作原理367

8.2.2　PDP中采用的发光材料368

8.3.1　发光二极管369

8.3　注入发光369

8.3.2　双极注入复合发光379

8.4　电致发光388

8.4.1 无机粉末型电致发光（EL）材料和显示器件388

8.4.2　无机薄膜电致发光（EL）材料和显示器件425

8.5　矩阵多像元显示的驱动及控制443

8.5.1　字符显示444

8.5.2　矩阵显示屏的控制与驱动446

8.5.3　大屏幕电视455

8.5.4　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

9.1　前言468

9.2　X射线和物质的作用468

9.3　医学X射线影像探测470

9.3.1　X射线荧光屏470

9.3.2　X射线影像增强管471

9.3.3　X射线增感屏473

9.4　X射线发光材料477

9.4.1 钨酸钙477

9.4.2　硫化锌镉478

9.4.3　氟卤化钡479

9.4.4　溴氧化镧481

9.4.6　稀土钽酸盐类482

9.4.5　硫氧化稀土类482

9.4.7　小结和展望484

9.5　计算X射线影像484

9.5.1　小结和展望489

9.6　X射线无损检测490

9.6.1 发光玻璃491

9.7　热释光剂量探测493

9.7.1　热释光原理494

9.7.2　热释光材料及性质502

9.8　电离辐射荧光探测513

9.8.1　无机闪烁体514

9.8.2　陶瓷闪烁体531

9.8.3　有机闪烁体533

9.8.4　新型闪烁体展望535

参考文献536

第10章　主要发光材料541

10.1 基质543

10.1.1 Ⅰ A-ⅦA族化合物543

10.1.2 ⅡA-ⅥA族化合物545

10.1.3 ⅡB-ⅥA族化合物546

10.1.4 ⅢA-ⅤA族化合物549

10.1.5 （Al,Ga,In）（P,As）550

10.1.6　GaN,SiC发光551

10.1.7　三元及多元化合物552

10.1.8　氧化物和含氧酸盐555

10.1.9　有机化合物发光560

10.2　发光中心561

10.2.1　ns2型离子发光中心561

10.2.2　过渡金属离子发光中心561

10.2.3　镧系金属离子发光中心564

10.2.4　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

11.1　原材料的制备和提纯592

11.1.1　高纯硫化锌／镉的制备593

11.1.2　高纯磷酸氢钙的制备594

11.1.3　高纯二氧化硅的制备594

11.1.4　高纯氧化铝的制备595

11.1.5　高纯钨酸的制备595

11.1.6　单一稀土元素氧化物的提纯595

11.1.7　高纯五氧化二钒的制备597

11.1.8　高纯硫的制备597

11.2　发光材料粉体的制备597

11.2.1　原料的选择和配比598

11.2.2　高温固相反应制备发光材料599

11.2.4　粉体粒度的控制601

11.2.3　高温固相反应的设备601

11.2.5　粉体粒度的测定602

11.3　其他高温制备发光材料粉体的方法603

11.3.1 喷雾热解法604

11.3.2　燃烧法607

11.3.3　微波辅助加热法609

11.4　溶液法制备发光材料611

11.4.1 沉淀法611

11.4.2　水热法613

11.4.3　溶胶－凝胶法614

11.5　纳米发光材料的制备616

11.5.1 纳米半导体发光材料617

11.5.2　纳米掺杂化合物发光材料制备619

11.5.3　发光玻璃制备620

11.6　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

12.1　光致荧光光谱的测量627

12.1.1 光致荧光光谱测量的预备知识627

12.1.2　照度计法测荧光粉的相对亮度630

12.1.3　照度计法测紧凑型荧光灯（CFL）总光通量632

12.1.4　CFL的SPD测量634

12.1.5　荧光粉SPD的测量636

12.1.6　WLED光色参数的测量637

12.2　时间分辨637

12.3　形貌测量640

12.3.1　粒度分析640

12.3.2　光学显微镜642

12.3.3　电子显微镜（EM或TEM）642

12.3.4　扫描电子显微镜（SEM）644

12.3.5　近场光学显微镜645

12.3.6　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

13.3.1　黑体辐射定律661

13.3　色温、相关色温和光色661

13.3.2　非黑体辐射662

13.3.3　色温和相关色温662

13.3.4　光色664

13.4　显色指数664

参考文献665

第14章　发光分析666

14.1 荧光分析法的原理及应用669

14.1.1 荧光分析法的基本原理669

14.1.2　荧光分析仪器670

14.1.3　荧光测量技术671

14.1.4　背景信号673

14.1.5　荧光定量分析的各种条件674

14.1.6　环境中有害成分的荧光分析675

14.1.7　食物及头发中有害成分的荧光测定677

14.2　稀土元素发光分析678

14.2.1　稀土简单离子的荧光分析法678

14.2.2　稀土有机络合物的荧光光度法679

14.2.3　稀土元素荧光分析中的新方法新技术684

14.2.4　稀土结晶磷光体发光分析法689

14.3　化学（生物）发光原理及其应用692

14.3.1 化学发光分析法的基本原理692

14.3.2　主要化学发光体系696

14.3.3　电化学发光703

14.3.4　化学发光免疫分析708

14.3.5　化学发光分析在环境检测中的应用712

14.3.6　化学发光技术在生物医学领域的应用716

14.3.7　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

15.1　前言735

15.2　同步辐射原理735

15.2.1 同步辐射基本原理735

15.2.2　同步辐射装置：电子储存环736

15.2.4　第四代同步辐射光源740

15.2.3　同步辐射装置：光束线、实验站740

15.3　同步辐射应用研究743

15.3.1 概述743

15.3.2　真空紫外光谱744

15.3.3　X射线吸收精细结构745

1 5.3.4　在生命科学研究中的应用747

15.3.5 同步辐射的工业应用747

15.3.6　第四代同步辐射光源的应用749

15.4　结束语750

参考文献750

索引752