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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