发光中心


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[拼音]:faguang zhongxin

[英文]:luminescence center

发光体吸收外界的能量以后,经过传输、转换等一系列过程,最后以光的形式发射出来。光的发射对应著电子在某些能级之间的跃迁。如果所涉及的能级是属于一定的离子、离子团或分子时,这种离子、离子团或分子就称为发光中心。

有机物的发光中心是分子。无机材料的发光中心常常是启用剂。启用剂是一种掺入的杂质,它的含量可以少到万分之一,却起很大的作用。本来基本上不发光的物质,可以因启用剂的掺入而发很强的光。本来发光的物质,也可以因启用剂的掺入而改变发光颜色,或增加发光效率。总之,在许多情况下,启用剂决定发光的效能。这是无机发光材料的一个特点。

无机材料的发光中心问题比较复杂。不同的材料,情况很不相同。对于一些绝缘体或半绝缘体,发光中心由启用剂离子形成。有些离子(如三价稀土离子)受周围点阵的影响很小,其能级结构几乎不随环境而变,因而从发光的光谱可以确认它们是启用剂形成的发光中心。有的启用剂离子(如二价锰离子)的能级受周围的离子影响较大,但可以从晶体场的理论估计出影响的大小,因此也可以认为发光中心就是启用剂离子。还有某些启用剂和周围离子联成一体,发光光谱和自由的启用剂离子的光谱几乎没有共同点,只能把启用剂离子看作发光中心的重要组成部分,而不是整体。发光中心的结构,有的还不清楚,如ZnS中的铜。

对于一些典型的半导体材料,如砷化镓、磷化镓等,其中有些电子跃迁所涉及的能量状态并不属于某个离子而是属于整个晶体,例如激子的发光、施主-受主对发光等等,对这类电子跃迁已不能归之为发光中心内的跃迁。例如,施主受主对的发光是一种跃迁方式,它的特征是,光子能量主要决定于禁频宽度、施主和受主能级的深度、还有施主受主之间的库仑作用,而和作为施主和受主的杂质离子在自由状态的能级结构基本上没有关系。因此发光的光谱形状并不反映施主或受主本身的发光特征,而施主受主间距离(影响库仑作用的大小)倒很重要,这是这种光谱的显著特点。

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