固體的光學(xué)性質(zhì)和光材料.ppt

固體的光性質(zhì)和光功能材料 固體的光性質(zhì)，從本質(zhì)上講，就是固體和電磁波的相互作用，這涉及晶體對(duì)光輻射的反射和吸收，晶體在光作用下的發(fā)光，光在晶體中的傳播和作用以及光電作用、光磁作用等?；谶@些性質(zhì)，可以開(kāi)發(fā)出光學(xué)晶體材料、光電材料、發(fā)光材料、激光材料以及各種光功能轉(zhuǎn)化材料等。,1 固體對(duì)光的吸收與光電轉(zhuǎn)換材料 11 固體光吸收的本質(zhì),基礎(chǔ)吸收或固有吸收 固體中電子的能帶結(jié)構(gòu)，絕緣體和半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，其中價(jià)帶相當(dāng)于陰離子的價(jià)電子層，完全被電子填滿。導(dǎo)帶和價(jià)帶之間存在一定寬度的能隙（禁帶），在能隙中不能存在電子的能級(jí)。這樣，在固體受到光輻射時(shí)，如果輻射光子的能量不足以使電子由價(jià)帶躍遷至導(dǎo)帶，那么晶體就不會(huì)激發(fā)，也不會(huì)發(fā)生對(duì)光的吸收。,例如，離子晶體的能隙寬度一般為幾個(gè)電子伏，相當(dāng)于紫外光的能量。因此，純凈的理想離子晶體對(duì)可見(jiàn)光以至紅外區(qū)的光輻射，都不會(huì)發(fā)生光吸收，都是透明的。堿金屬鹵化物晶體對(duì)電磁波透明的波長(zhǎng)可以由25m到250nm，相當(dāng)于0.055ev的能量。當(dāng)有足夠強(qiáng)的輻射（如紫光）照射離子晶體時(shí)，價(jià)帶中的電子就有可能被激發(fā)跨過(guò)能隙，進(jìn)入導(dǎo)帶，這樣就發(fā)生了光吸收。這種與電子由價(jià)帶到導(dǎo)帶的躍遷相關(guān)的光吸收，稱作基礎(chǔ)吸收或固有吸收。例如，CaF2的基礎(chǔ)吸收帶在200nm(約6ev)附近，NaCl的基礎(chǔ)吸收約為8ev，Al2O3的基礎(chǔ)吸收約在9ev。,激子吸收 除了基礎(chǔ)吸收以外，還有一類吸收，其能量低于能隙寬度，它對(duì)應(yīng)于電子由價(jià)帶向稍低于導(dǎo)帶底處的的能級(jí)的躍遷有關(guān)。這些能級(jí)可以看作是一些電子-空穴（或叫做激子，excition）的激發(fā)能級(jí)。,CV過(guò)程 在高溫下發(fā)生的電子由價(jià)帶向?qū)У能S遷。 EV過(guò)程 這是激子衰變過(guò)程。這種過(guò)程只發(fā)生在高純半導(dǎo)體和低溫下，這時(shí)KT不大于激子的結(jié)合能?？赡艽嬖趦煞N明確的衰變過(guò)程：自由激子的衰變和束縛在雜質(zhì)上的激子的衰變。,DV過(guò)程 這一過(guò)程中，松弛的束縛在中性雜質(zhì)上的電子和一個(gè)價(jià)帶中的空穴復(fù)合，相應(yīng)躍遷能量是EgED。例如對(duì)GaAs來(lái)說(shuō)，低溫下的Eg為1.1592ev，許多雜質(zhì)的ED為0.006ev，所以DV躍遷應(yīng)發(fā)生在1.5132ev處。因此，發(fā)光光譜中在1.5132ev處出現(xiàn)的譜線應(yīng)歸屬于這種躍遷。具有較大的理化能的施主雜質(zhì)所發(fā)生的DV躍遷應(yīng)當(dāng)?shù)陀谀芟逗芏?，這就是深施主雜質(zhì)躍遷DDV過(guò)程。,CA過(guò)程 本征半導(dǎo)體導(dǎo)帶中的一個(gè)電子落在受主雜質(zhì)原子上，并使受主雜質(zhì)原子電離化，這個(gè)過(guò)程的能量為EgEA。例如對(duì)GaAs來(lái)說(shuō)，許多受主雜質(zhì)的EA為0.03ev，所以CA過(guò)程應(yīng)發(fā)生在1.49ev處。實(shí)際上，在GaAs的發(fā)光光譜中，已觀察到1.49ev處的弱發(fā)光譜線，它應(yīng)當(dāng)歸屬于自由電子-中性受主雜質(zhì)躍遷。導(dǎo)帶電子向深受主雜質(zhì)上的躍遷，其能量小于能隙很多，這就是深受主雜質(zhì)躍遷CDA過(guò)程。,DA過(guò)程 如果同一半導(dǎo)體材料中，施主和受主雜質(zhì)同時(shí)存在，那么可能發(fā)生中性施主雜質(zhì)給出一個(gè)電子躍遷到受主雜質(zhì)上的過(guò)程，這就是DA過(guò)程.。發(fā)生躍遷后，施主和受主雜質(zhì)都電離了，它們之間的結(jié)合能為： Eb= - e2/4Kr 該過(guò)程的能量為：EgEDEAEb。,1.2 無(wú)機(jī)離子固體的光吸收 無(wú)機(jī)離子固體的禁帶寬度較大，一般為幾個(gè)電子伏特，相當(dāng)于紫外光區(qū)的能量。因此，當(dāng)可見(jiàn)光以至紅外光輻照晶體時(shí)，如此的能量不足以使其電子越過(guò)能隙，由價(jià)帶躍遷至導(dǎo)帶。所以，晶體不會(huì)被激發(fā)，也不會(huì)發(fā)生光的吸收，晶體都是透明的。而當(dāng)紫外光輻照晶體時(shí)，就會(huì)發(fā)生光的吸收，晶體變得不透明。禁帶寬度Eg和吸收波長(zhǎng)的關(guān)系為 Eg = h= hc/ 1.2 = hc/ Eg 1.3 式中h為普朗克常數(shù)6.6310-34 Js，c為光速。,然而，在無(wú)機(jī)離子晶體中引入雜質(zhì)離子后，雜質(zhì)缺陷能級(jí)和價(jià)帶能級(jí)之間會(huì)發(fā)生電子-空穴復(fù)合過(guò)程，其相應(yīng)的能量就會(huì)小于間帶寬度Eg，往往落在可見(jiàn)光區(qū)，結(jié)果發(fā)生固體的光吸收。 例如，Al2O3晶體中Al3+和O2-離子以靜電引力作用，按照六方密堆方式結(jié)合在一起，Al3+和O2-離子的基態(tài)能級(jí)為填滿電子的的封閉電子殼層，其能隙為9ev，它不可能吸收可見(jiàn)光，所以是透明的。,如果在其中摻入0.1%的Cr3+時(shí)，晶體呈粉紅色，摻入1%的Cr3+時(shí)，晶體呈深紅色，此即紅寶石，可以吸收可見(jiàn)光，并發(fā)出熒光。這是由于摻入的Cr3+離子具有填滿電子的殼層，在Al2O3晶體中造成了一部分較低的激發(fā)態(tài)能級(jí)，可以吸收可見(jiàn)光。實(shí)際上，該材料就是典型的激光材料。,圖4 離子晶體的各種吸收光譜示意,1.3 半導(dǎo)體的光吸收和光導(dǎo)電現(xiàn)象 1.本征半導(dǎo)體的光吸收 本征半導(dǎo)體的電子能帶結(jié)構(gòu)與絕緣體類似，全部電子充填在價(jià)帶，且為全滿，而導(dǎo)帶中沒(méi)有電子，只是價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能隙較小，約為1ev。在極低溫度下，電子全部處在價(jià)帶中，不會(huì)沿任何方向運(yùn)動(dòng)，是絕緣體，其光學(xué)性質(zhì)也和前述的絕緣體一樣。當(dāng)溫度升高，一些電子可能獲得充分的能量而跨過(guò)能隙，躍遷到原本空的導(dǎo)帶中。這時(shí)價(jià)帶中出現(xiàn)空能級(jí)，導(dǎo)帶中出現(xiàn)電子，如果外加電場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象。因此，室溫下半導(dǎo)體材料的禁帶寬度決定材料的性質(zhì)。本征半導(dǎo)體的光吸收和發(fā)光，一般說(shuō)來(lái)都源于電子跨越能隙的躍遷，即直接躍遷。價(jià)帶中的電子吸收一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光或近紅外光可以相互脫離而自行漂移，并參與導(dǎo)電，即產(chǎn)生所謂光導(dǎo)電現(xiàn)象。當(dāng)導(dǎo)帶中的一個(gè)電子與價(jià)帶中的一個(gè)空穴復(fù)合時(shí)，就會(huì)發(fā)射出可見(jiàn)光的光子，這就是所謂光致發(fā)光現(xiàn)象。,2. 非本征半導(dǎo)體的光吸收 摻入半導(dǎo)體的雜質(zhì)有三類：施主雜質(zhì)、受主雜質(zhì)和等電子雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的能級(jí)定域在能隙中，就構(gòu)成了圖1.3所示的各種光吸收躍遷方式。等電子雜質(zhì)的存在可能成為電子和空穴復(fù)合的中心，會(huì)對(duì)材料的發(fā)光產(chǎn)生影響，單獨(dú)的施主和受主雜質(zhì)不會(huì)影響到材料的光學(xué)性質(zhì)。這是因?yàn)橹挥挟?dāng)激發(fā)態(tài)電子越過(guò)能隙與空穴復(fù)合時(shí)，才會(huì)發(fā)生半導(dǎo)體的發(fā)光。譬如，n型半導(dǎo)體可以向?qū)峁┳銐虻碾娮?，但在價(jià)帶中沒(méi)有空穴，因此不會(huì)發(fā)光。同樣，p型半導(dǎo)體價(jià)帶中有空穴，但其導(dǎo)帶中卻沒(méi)有電子，因此也不會(huì)發(fā)光。如果將n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起形成一個(gè)p-n結(jié)，那么可以在p-n結(jié)處促使激發(fā)態(tài)電子（來(lái)自n型半導(dǎo)體導(dǎo)帶）和空穴（來(lái)自p型半導(dǎo)體價(jià)帶）復(fù)合。我們?cè)趐-n結(jié)處施加一個(gè)正偏向壓，可以將n區(qū)的導(dǎo)帶電子注入到p區(qū)的價(jià)帶中，在那里與空穴復(fù)合，從而產(chǎn)生光子輻射。,P-N結(jié)處存在電勢(shì)差Uo。,也阻止 N區(qū)帶負(fù)電的電子進(jìn)一步向P區(qū)擴(kuò)散。,它阻止 P區(qū)帶正電的空穴進(jìn)一步向N區(qū)擴(kuò)散；,電勢(shì)曲線,電子能級(jí),U0,考慮到P-結(jié)的存在，半導(dǎo)體中電子的能量應(yīng)考慮進(jìn)這內(nèi)建場(chǎng)帶來(lái)的電子附加勢(shì)能。,電子的能帶出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。,空帶,空帶,P-N結(jié),施主能級(jí),受主能級(jí),滿帶,滿帶,-結(jié)的單向?qū)щ娦?. 正向偏壓,在-結(jié)的p型區(qū)接電源正極，叫正向偏壓。,阻擋層勢(shì)壘被削弱、變窄，有利于空穴向N區(qū)運(yùn)動(dòng)，電子向P區(qū)運(yùn)動(dòng)， 形成正向電流（m級(jí)）。,外加正向電壓越大， 正向電流也越大， 而且是呈非線性的 伏安特性(圖為鍺管)。,2. 反向偏壓,在-結(jié)的型區(qū)接電源負(fù)極,叫反向偏壓。,阻擋層勢(shì)壘增大、變寬，不利于空穴向區(qū)運(yùn)動(dòng)，也不利于電子向P區(qū)運(yùn)動(dòng),沒(méi)有正向電流。,但是，由于少數(shù)載流子的存在，會(huì)形成很弱的反向電流，,稱為漏電流（級(jí)）。,當(dāng)外電場(chǎng)很強(qiáng),反向電壓超過(guò)某一數(shù)值后，反向電流會(huì)急劇增大-反向擊穿。,利用P-N結(jié) 可以作成具有整流、開(kāi)關(guān)等作用的晶體二極管（diode）。,3. 光導(dǎo)電現(xiàn)象 在晶體對(duì)光的基礎(chǔ)吸收中，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生電子和空穴成為載流子，對(duì)晶體的電導(dǎo)作出貢獻(xiàn)。在晶體的雜質(zhì)吸收中，激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子可以參與導(dǎo)電，但留下來(lái)的空穴被束縛在雜質(zhì)中心，不能參與導(dǎo)電。這樣的空穴俘獲鄰近的電子而復(fù)合。當(dāng)價(jià)帶電子受光激發(fā)到雜質(zhì)中心時(shí)，價(jià)帶中產(chǎn)生的空穴可以參與導(dǎo)電。圖1.6表示光導(dǎo)電晶體中載流子的生成和消失:（a）表示電子和空穴的生成，（b）表示電子和空穴的復(fù)合，（c）表示晶體的禁帶中存在陷阱及其載流子的生成。,圖6 光導(dǎo)電晶體中載流子的生成和消失,絕緣體,半導(dǎo)體,導(dǎo)體,一. 電子和空穴,本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)體。,本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能在導(dǎo)體與絕緣體之間。,介紹兩個(gè)概念：,1. 電子導(dǎo)電半導(dǎo)體的載流子是電子,2. 空穴導(dǎo)電半導(dǎo)體的載流子是空穴,滿帶上的一個(gè)電子躍遷到空帶后,滿帶中出現(xiàn)一個(gè)空位。,滿 帶,這相當(dāng)于產(chǎn)生了一個(gè)帶正電的粒子(稱為“空穴”) , 把電子抵消了。,電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)的。,空帶,滿帶,空穴下面能級(jí)上 的電子可以躍遷 到空穴上來(lái), 這相當(dāng)于空穴 向下躍遷。,滿帶上帶正電的 空穴向下躍遷也 是形成電流, 這稱為空穴導(dǎo)電。,在外電場(chǎng)作用下,解,上例中,半導(dǎo)體 Cd S激發(fā)電子, 光波的波長(zhǎng)最大多長(zhǎng)？,圖1.7 AgBr的光導(dǎo)電流隨電壓的變化（-185，照射光波長(zhǎng)546nm，強(qiáng)度6.51010個(gè)光子/秒） 當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度一定時(shí)，改變光的強(qiáng)度會(huì)對(duì)光導(dǎo)電流產(chǎn)生影響。一般地，光導(dǎo)電流強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比變化。,圖7 AgBr的光導(dǎo)電流隨電壓的變化,光輻射激發(fā)產(chǎn)生的載流子，一方面在負(fù)荷中心消失掉，另一方面在電場(chǎng)作用下可以移動(dòng)一段距離后，再被陷阱俘獲。如果外電場(chǎng)強(qiáng)度大，則載流子再被陷阱所俘獲之前在晶體中飄移的距離長(zhǎng)、光電流強(qiáng)，但會(huì)有一個(gè)飽和值（即初級(jí)光電流的最大值），圖1.7為AgBr的情況。,2 固體的發(fā)光和發(fā)光材料 2.1 發(fā)光概論 1激發(fā)源和發(fā)光材料分類 發(fā)光（Luminescence）一般用來(lái)描述某些固體材料由于吸收能量而隨之發(fā)生的發(fā)射光現(xiàn)象。發(fā)光可以以激發(fā)光源類型的不同劃分為如下發(fā)光類型： 光致發(fā)光（Photoluminescence）：以光子或光為激發(fā)光源，常用的有紫外光作激發(fā)源。 電致發(fā)光（Electroluminescence）：以電能作激發(fā)源。 陰極致發(fā)光（Cathodoluminescence）：使用陰極射線或電子束為激發(fā)源。 2發(fā)光材料的特性 一般而言，對(duì)發(fā)光材料的特性有三個(gè)要求： 發(fā)光材料的顏色 發(fā)光材料有彼此不同的顏色。發(fā)光材料的顏色可通過(guò)不同方法來(lái)表征。,顏色的單色性 從材料的發(fā)射光譜來(lái)看，發(fā)射譜峰的寬窄也是發(fā)光材料的重要特性，譜峰越窄，發(fā)光材料的單色性越好，反之亦然。我們將譜峰1/2高度時(shí)縫的寬度稱作半寬度。如圖10所示。 依照發(fā)射峰的半寬度可將發(fā)光材料還分為3種類型： 寬帶材料：半寬度100nm，如CaWO4； 窄帶材料：半寬度50nm，如Sr(PO4)2Cl：Eu3+； 線譜材料：半寬度0.1nm，如GdVO4)：Eu3+；,圖10 發(fā)射峰的半寬度,發(fā)光材料究竟屬于哪一類，既與基質(zhì)有關(guān)，又與雜質(zhì)有關(guān)。例如，將Eu2+摻雜在不同的基質(zhì)中，可以得到上述3種類型的發(fā)光材料，而且隨著基質(zhì)的改變，發(fā)光的顏色也可以改變。,發(fā)光效率 發(fā)光材料的另一個(gè)重要特性是其發(fā)光強(qiáng)度，發(fā)光強(qiáng)度也隨激發(fā)強(qiáng)度而改變。通常用發(fā)光效率來(lái)表征材料的發(fā)光本領(lǐng)，有3種表示方法： 量子效率 發(fā)射物質(zhì)輻射的量子數(shù)N發(fā)光與激發(fā)光源輸入的量子數(shù)N吸收（如果是光致發(fā)光則是光子數(shù)；如系電子發(fā)光，則是電子數(shù)。余類推。）的比值： B量子 = N發(fā)光 / N吸收 能量效率 發(fā)光能量與激發(fā)源輸入能量之間的比值 B量子 = E發(fā)光 / E吸收 如果是光致發(fā)光，又與E=h，所以能量效率還可以表示如下： B量子 = E發(fā)光 / E吸收= h發(fā)光 / h吸收= 發(fā)光 / 吸收 光度效率 發(fā)光的流明數(shù)與激發(fā)源輸入流明數(shù)的比值： B量子 =光度發(fā)光 / 光度吸收,余輝 發(fā)光材料的一個(gè)重要特性是它的發(fā)光持續(xù)時(shí)間。 依發(fā)光持續(xù)時(shí)間，我們可應(yīng)將發(fā)光區(qū)分為熒光和磷光： 熒光（Fluorescence）：激發(fā)和發(fā)射兩個(gè)過(guò)程之間的間隙極短，約為1s,22熒光和磷光 1光致發(fā)光材料的基本組成 光致發(fā)光材料一般需要一種基質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)，例如ZnS、CaWO4和Zn2SiO4等，在摻入少量的諸如Mn2+、Sn2+、Pb2+、Eu2+那樣的陽(yáng)離子。這些陽(yáng)離子往往是發(fā)光活性中心，稱作激活劑（Activators）。有時(shí)還需要摻入第2類型的雜質(zhì)陽(yáng)離子，稱作敏活劑（Sensitizer）。圖12說(shuō)明一般熒光體和磷光體的發(fā)光機(jī)制。一般說(shuō)來(lái)，發(fā)光固體吸收了激活輻射的能量h，發(fā)射出能量為h的光，而總小于，即發(fā)射光波長(zhǎng)比激活光的波長(zhǎng)要增大。這種效應(yīng)稱作斯托克位移（Stokes shift）。具有這種性質(zhì)的磷光體稱作斯托克磷光體。,(a) (b) 圖12 熒光體和磷光體的發(fā)光機(jī)制,(a) 多級(jí)激活機(jī)制 (b) 合作激活機(jī)制 圖13 反斯托克發(fā)光的多級(jí)激活和合作激活機(jī)制,多級(jí)激活機(jī)制，激活劑可以逐個(gè)接受敏活劑提供的光子，激發(fā)到較高的能級(jí)； 合作激活機(jī)制，激活劑可以接受敏活劑提供的2個(gè)光子，激發(fā)到較高的能級(jí)。,2. 典型熒光和磷光材料 日光用磷光材料 日光燈是磷光材料的最重要應(yīng)用之一。激發(fā)源是汞放電產(chǎn)生的紫外光，磷光材料吸收這種紫外光，發(fā)出“白色光”。圖14繪出了熒光燈的構(gòu)造示意圖，它由一個(gè)內(nèi)壁涂有磷光體的玻璃管內(nèi)充有汞蒸氣和氬氣構(gòu)成。通電后，汞原子受到燈絲發(fā)出電子的轟擊，被激發(fā)到較高能態(tài)。當(dāng)它返回到基態(tài)時(shí)便發(fā)出波長(zhǎng)為254和185nm的紫外光，涂在燈管內(nèi)壁的磷光體受到這種光輻照，就隨之發(fā)出白光。這里我們說(shuō)的是低壓汞燈，還有高壓汞燈，但原理都一樣。,在熒光燈中廣泛應(yīng)用的磷光體材料是雙重?fù)诫s了Sb3+和Eu2+的磷灰石。基質(zhì)Ca5(PO4)3F中摻入Sb3+發(fā)藍(lán)熒光，摻入Mn2+后發(fā)桔黃色光，兩者都摻入發(fā)出近似白色光。用氯離子部分取代氟磷灰石中氟離子，可以改變發(fā)射光譜的波長(zhǎng)分布。這是由于基質(zhì)變化改變了激活劑離子的能級(jí)，也就改變了其發(fā)射光譜波長(zhǎng)。以這種方式小心控制組成比例，可以獲得較佳的熒光顏色。表5.1給出了某些燈用磷光體。近年來(lái)發(fā)展了稀土“三基色”燈用熒光材料。 表1 某些燈用磷光體 磷光體 激活劑 顏色 Zn2SiO4 Mn 綠色 Y2O3 Eu 紅色 CaMg(SiO3)2 透輝石 Tl 藍(lán)色 CaSiO3 硅灰石 Pb, Mn 黃桔色 (Sr,Zn)(PO4)2 Sn 桔色 Ca(PO4)2Ca(Cl,F)2 Sn,Mn “白色”,顯示用熒光材料 電視機(jī)和計(jì)算機(jī)顯示器等使用的熒光材料，就是陰極射線致發(fā)光材料，是以電子束為激發(fā)源。顯象管用熒光材料要求必須具有足夠高的發(fā)光亮度；余輝時(shí)間要求足夠短，在電流密度為0.2Acm-2情況下，激發(fā)停止后經(jīng)過(guò)40s，發(fā)光亮度對(duì)初始亮度的比值為0.60.8，可見(jiàn)發(fā)光效率足夠高；最后從工藝上還要求嚴(yán)格的顆粒度。這類材料又依黑白和彩色顯像管分為“白色”發(fā)光材料和彩色發(fā)光材料。 (1)“白色”發(fā)光材料 最早研究“白色”發(fā)光材料是一類單一組分的材料，主要有ZnSCdS:Ag,Au和ZnSCdS:P,As，但其效率低，沒(méi)有得到實(shí)際的應(yīng)用，后來(lái)又研制了硫氧化合物材料。目前廣泛使用的是復(fù)合成分材料，例如： 國(guó)產(chǎn)y7材料 （Zn,Cd）S:Ag 發(fā)黃色光 光譜峰值560nm 國(guó)產(chǎn)y8材料 ZnS:Ag 發(fā)藍(lán)色光 光譜峰值453nm 國(guó)產(chǎn)y26 材料 y7+y8 發(fā)白色光 光譜峰值455nm,558nm 還開(kāi)發(fā)出硅酸鹽和硫氧化物材料，如: 發(fā)黃色光材料（Zn,Be）2SiO4:Mn和發(fā)藍(lán)色光材料（Ca,Mg）SiO3:Ti等。,（2）彩色發(fā)光材料 彩色電視機(jī)顯像管用發(fā)光材料有紅、綠、藍(lán)三種成分組成。在陰極射線發(fā)光材料中，幾年來(lái)發(fā)展極快、具有前途的一類材料是稀土型發(fā)光材料。稀土型材料既能承擔(dān)激活劑的作用，也能作為發(fā)光材料的基質(zhì)，而且具有極短余輝、顏色飽和度和性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且能夠在高密度電子流激發(fā)下使用，因此在彩電顯像管中得到廣泛使用。 在稀土發(fā)光材料中，作為材料基質(zhì)較好的有紅色釩酸鹽YVO4：Eu、Y2O3:Eu 及Y2O3S:Eu等。3價(jià)稀土離子Tb3+、Ho3+、Er3+作為激活劑可以制得發(fā)綠光的材料，譬如YVO4：Er、YVO4：Ho、YVO4：Tb及Y2O3S:Eu,Tb等。稀土藍(lán)色材料一直研究較少，其原因在于以用于彩色顯像管藍(lán)色材料ZnS:Ag，目前還最好的。現(xiàn)在研制的YVO4：Tm等，盡管其輻射光當(dāng)量幾乎比ZnS:Ag大兩倍，但能量效率非常低，并且色坐標(biāo)不如后者。還開(kāi)發(fā)有Eu2+作為激活劑的硼酸鍶、硼酸鈣、鍶的固溶體以及硼磷酸鈣、鍶、鋇等發(fā)藍(lán)色光的材料，其中效率較高的是Sr3(PO4)2:Eu。,表2 彩色顯像管用發(fā)光材料示例 顏色 組 成 色 度 主峰波長(zhǎng)（nm）能量效率（%）10%余輝 x y 紅 Zn3(PO4)2:Mn 0.665 0.335 663 6.7 27ms （Zn,Cd）S:Ag 0.665 0.336 670 16.0 YVO4：Eu 0.664 0.330 620 7.1 1-3ms Y2O3:Eu 0.640 0.352 610 8.7 1-3ms Y2O3S:Eu 0.648 0.344 626 13.0 0.5-2ms 綠 Zn2SiO4:Mn 0.218 0.712 525 7.4 25ms （Zn,Cd）S:Ag 0.300 0.600 535 19.8 0.05-2ms （Zn,Cd）S:Al 0.357 0.596 535 18.4 15-30s ZnS:Cu,Al 0.243 0.633 530 21.8 15-30s ZnS:Cu,Au,Al 0.332 0.602 535 15-30s 藍(lán) ZnS:,Ag 0.146 0.057 450 20.4 5-15s,2.3激光材料 激光器簡(jiǎn)稱萊塞（Laser）是英文“Light amplification by stimulated emission of radiation”首寫字母的縮寫，意為受激發(fā)射光放大器。激光器發(fā)射的光就是激光，它有3大特點(diǎn)： （1）亮度極高，比太陽(yáng)的亮度可高幾十億倍； （2）單色性好，譜線寬度與單色性最好的氪同位素16Kr燈發(fā)出的光相比，也只是后者的十萬(wàn)分之一； （3）方向性好，光束的散射角可達(dá)到毫弧度。 激光束可用于加工高熔點(diǎn)材料，也可用于醫(yī)療、精密計(jì)量、測(cè)距、全息檢測(cè)、農(nóng)作物育種、同位素分離、催化、信息處理、引發(fā)核聚變、大氣污染監(jiān)測(cè)以及基本科學(xué)研究各方面，有力地促進(jìn)了物理、化學(xué)、生物、信息等諸多學(xué)科的發(fā)展。激光器按其工作物質(zhì)可以還分為固體激光器、氣體激光器和液體染料激光器?？梢?jiàn)，激光工作物質(zhì)對(duì)激光器的發(fā)展起著決定性的作用。而固體激光晶體的研究和發(fā)展是固體化學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域。,3 非線性光學(xué)材料,光與圍繞離子的電荷分布的相互作用產(chǎn)生了電子云的微擾。當(dāng)光強(qiáng)度相對(duì)低時(shí)，產(chǎn)生了極化，單位體積中電子云或偶極矩的變動(dòng)P，正比于光波的電場(chǎng)強(qiáng)度E，即 PE