光致发光是指物体依赖外界光源进⾏照射，从⽽获得能量，产⽣激发导致发光的现象，今天的光学课堂为⼤家带来的是关于光致发光的内容，有兴趣的朋友们可以看看！ 光致发光是冷发光的⼀种，指物质吸收光⼦（或电磁波）后重新辐射出光⼦（或电磁波）的过程。它⼤致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发⽣于能级之间的跃迁，都经过激发态。⽽能量传递则是由于激发态的运动。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。如磷光与荧光。
如何产⽣
激发态的分布按能量的⾼低可以分为三个区域。低于禁带宽度的激发态主要是分⽴中⼼的激发态。关于这些激发态能谱项及其性质的研究，涉及到杂质中⼼与点阵的相互作⽤，可利⽤晶体场理论进⾏分析。
随着这⼀相互作⽤的加强，吸收及发射谱带都由窄变宽，温度效应也由弱变强，特别是猝灭现象变强，使⼀部分激发能变为点阵振动。在相互作⽤较强的情况下，激发态或基态都只能表⽰中⼼及点阵作为⼀个统⼀系统的状态。通常⽤位形坐标曲线表⽰。电⼦跃迁⼀般都在曲线的极⼩值附近发⽣。
但是，近年关于过热发光的研究，证明发光也可以从⽐较⾼的振动能级起始，这在分时光谱中可得到直
观的图像，反映出参与跃迁的声⼦结构。
接近禁带宽度的激发态是⽐较丰富的，包括⾃由激⼦、束缚激⼦及施主-受主对等。当激发密度很⾼时，还可出现激⼦分⼦，⽽在间接带隙半导体内甚⾄观察到电⼦－空⽳液滴。激⼦⼜可以和能量相近的光⼦耦合在⼀起，形成电磁激⼦(excitonic polariton)。
束缚激⼦的发光是常见的现象，它在束缚能上的微⼩差异常被⽤来反映束缚中⼼的特征。在有机分⼦晶体中，最低的电⼦激发态是三重激⼦态，⽽单态激⼦的能量⼏乎是三重态激⼦能量的两倍。分⼦晶体中的分⼦由于近邻同类分⼦的存在，会出现两种效应：“红移”(约⼏百cm)及“达维多夫劈裂”。这两种效应对单态的影响都⼤于对三重态的影响。
能量更⾼的激发态是导带中的电⼦，包括热载流⼦所处的状态。后者是在能量较⾼的光学激发下。载流⼦被激发到⾼出在导带（或价带）中热平衡态的情况，通常可⽤电⼦（或空⽳）温度（不同于点阵温度）描述它们的分布。
三通截止阀实验证明，热载流⼦不需要和点阵充分交换能量直⾄达到和点阵处于热平衡的状态即可复合发光，尽管它的复合截⾯较后者⼩。热载流⼦也可在导带（或价带）内部向低能跃迁。这类发光可以反映能带结构及有关性质。
激发态的运动是发光中的重要过程，能量传递是它的⼀个重要途径。分⼦之间的能量传递⼏率很⼤，处于激发态的分⼦被看作是激⼦态。⽆机材料中的能量传递也⾮常重要，在技术上已得到应⽤。⽆辐射跃迁是激发态弛豫中的另⼀重要途径。对发光效率有决定性的影响。超导电机
实际应⽤
光致发光最普遍的应⽤为⽇光灯。它是灯管内⽓体放电产⽣的紫外线激发管壁上的发光粉⽽发出可见光的。
其效率约为⽩炽灯的5倍。此外,“⿊光灯”及其他单⾊灯的光致发光⼴泛地⽤于印刷、复制、医疗、植物⽣长、诱⾍及装饰等技术中。上转换材料则可将红外光转换为可见光，可⽤于探测红外线，例如红外激光的光场等。
光致发光可以提供有关材料的结构、成分及环境原⼦排列的信息，是⼀种⾮破坏性的、灵敏度⾼的分析⽅法。激光的应⽤更使这类分析⽅法深⼊到微区、选择激发及瞬态过程的领域，使它⼜进⼀步成为重要的研究⼿段，应⽤到物理学、材料科学、化学及分⼦⽣物学等领域，逐步出现新的边缘学科。
光致发光是⼀种探测材料电⼦结构的⽅法，它与材料⽆接触且不损坏材料。光直接照射到材料上，被材料吸收并将多余能量传递给材料，这个过程叫做光激发。
这些多余的能量可以通过发光的形式消耗掉。由于光激发⽽发光的过程叫做光致发光。光致发光的光谱结构和光强是测量许多重要材料的直接⼿段。
光激发导致材料内部的电⼦跃迁到允许的激发态。当这些电⼦回到他们的热平衡态时，多余的能量可以通过发光过程和⾮辐射过程释放。
光致发光辐射光的能量是与两个电⼦态间不同的能级差相联系的，这其中涉及到了激发态与平衡态之间的跃迁。激发光的数量是与辐射过程的贡献相联系的。
光致发光可以应⽤于：带隙检测，杂质等级和缺陷检测，复合机制以及材料品质鉴定。
材料分类
光的吸收和发射均发⽣在能级之间的跃迁过程中，都经历激发态，⽽能量传递则是由于激发态运动。激发光辐射的能量可直接被发光中⼼（激活剂或杂质）吸收，也可能被发光材料的基质吸收。在第⼀种情况下，发光中⼼吸收能量向较⾼能级跃迁，随后跃迁回到较低的能级或基态能级⽽产⽣发光。
在第⼆种情况下，基质吸收光能，在基质中形成电⼦⼀空⽳对，它们可能在晶体中运动，被束缚在发光中⼼上，发光是由于电⼦⼀空⽳的复合⽽引起的。当发光中⼼离⼦处于基质的能带中时，会形成⼀个局域能级，处在基质导带和价带之间，即位于基质的禁带中。
对于不同的基质结构，发光中⼼离⼦在禁带中形成的局域能级的位置不同，从⽽在光激发下，会产⽣不同的跃迁，导致不同的发光⾊。光致发光材料分为荧光灯⽤发光材料、等离⼦体显⽰平板( PDP)⽤发光材料、长余辉发光材料和上转换发光材料。
电暖手套
发光⼆极管( LED)是固体光源，具有节能、环保、全固体化、寿命长等优点，是21世纪⼈类解决能源危机的重要途径之⼀。⽩光LED以其省电（为⽩炽灯的1/8，荧光灯的1/2）、体积⼩、发热量低、可低压或低电流起动、寿命长（120000h以上）、响应快、抗震耐冲、可回收、⽆污染、可平⾯封装、易开发成轻薄短⼩产品等优点得到了迅猛的发展。⽩光LED⼴泛应⽤于城市景观照明、液晶显⽰背光源、室内外普通照明等多种照明领域，被认为是替代⽩炽灯、荧光灯的新⼀代绿⾊照明光源。
1，获取⽩光LED的⽅法
获取⽩光LED的主要途径有以下三种。①利⽤三基⾊原理和已能⽣产的红、绿、蓝三种超⾼亮度的LED，按光强1：2：0.38的⽐例混合⽽成⽩⾊。但由于LED器件光输出会随温度升⾼⽽下降，不同的LED下降程度差别较⼤，结果造成混合⽩光的⾊差，限制了⽤三基⾊LED芯⽚组装实现⽩光的应⽤。②蓝⾊LED芯⽚与可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉结合，组成⽩光；这时LED⽤荧光粉吸收⼀部分蓝光，受激发后发射黄光，发射的黄光与剩余的蓝光混合，通过调控⼆者的强度⽐后，可以获得各种
⾊温的⽩光。③采⽤发紫外光的LED芯⽚和可被紫外光有效激发⽽发射红、绿、蓝三基⾊的荧光粉，产⽣多⾊混合组成⽩光LED。此外，也可选⽤两基⾊、四基⾊，甚⾄五基⾊荧光粉来获得⽩光。
荧光粉性能的好坏直接影响⽩光LED的性能。制备⽩光发光⼆极管⼤多离不开稀⼟荧光粉，主要有黄⾊荧光粉和三基⾊荧光粉等。因此获得化学性质稳定和性能优异的荧光粉是实现⽩光LED的关键。
2，LED⽤黄⾊荧光粉
蓝⾊LED芯⽚和⼀种或多种能被蓝光有效激发的荧光粉有机结合可组成⽩⾊LED。其中发展最成熟的是蓝⾊LED与黄⾊荧光粉的组合，⼀部分蓝光被荧光粉吸收后，激发荧光粉发射黄光，发射的黄光和剩余的蓝光混合，调控它们的强度⽐，即可得到各种⾊温的⽩光。这种⽅法驱动电路设计简易、⽣产容易、耗电量低。
当今使⽤最多的是InGaN蓝光LED，发射峰值450～480nm，采⽤蓝光LED激发黄光荧光粉获得⽩光。荧光粉使⽤的是三价铈激活的稀⼟⽯榴⽯体系(YAG)荧光粉，它的吸收和激发光谱与InGaN芯⽚的蓝⾊发光光谱匹配较佳，发射光谱覆盖绿⼀黄（橙黄光）的光谱范围，缺少红⾊成分，⾊调偏冷，不能达到室内照明的要求。为解决这⼀问题，可以在YAG 黄⾊荧光粉中掺⼊适量的红⾊荧光粉。
长余辉发光材料
长余辉发光材料是在⾃然光或⼈造光源照射下能够存储外界光辐照的能量，然后在某⼀温度下（指室温），缓慢地以可
石墨密封圈
长余辉发光材料是在⾃然光或⼈造光源照射下能够存储外界光辐照的能量，然后在某⼀温度下（指室温），缓慢地以可见光的形式释放，是⼀种存储能量的光致发光材料。长余辉发光材料称做蓄光材料或夜光材料。长余辉发光材料在弱光显⽰、照明、特殊环境（交通、航天、航海、印染、纺织、艺术品等）等⽅⾯有重要的应⽤。
稀⼟离⼦掺杂的碱⼟铝（硅）酸盐长余辉材料已进⼊实⽤阶段。市场上可见的产品除了初级的荧光粉外，主要有夜光标牌、夜光油漆、夜光塑料、夜光胶带、夜光陶瓷、夜光纤维等，主要⽤于暗环境下的弱光指⽰照明和⼯艺美术品等。
长余辉材料的形态已从粉末扩展⾄玻璃、单晶、薄膜和玻璃陶瓷；对长余辉材料应⽤的要求也从弱光照明、指⽰等扩展到信息存储、⾼能射线探测等领域。
长余辉发光材料属于电⼦俘获材料，其发光现象是由材料中的陷阱能级所致。由于能级结构的复杂性以及受测试分析⼿段所限，长余辉材料的发光机理还没有⼗分清晰、统⼀的理论模型。⽐较典型的理论模型有空⽳模型、电⼦陷阱模型和位型坐标模型等三种，其中位型坐标模型是得到较多认可的。
上转换发光材料
上转换发光材料是⼀种吸收低能光辐射，发射⾼能光辐射的发光材料。上转移发光，是指两个或两个以上低能光⼦转换成⼀个⾼能光⼦的现象。
上转换发光材料的发光机理是由于双光⼦或多光⼦的耦合作⽤；其特点是所吸收的光⼦能量低于所发射的光⼦能量，这种现象违背斯托克斯(Stokes)定律，因此这类材料⼜称为反斯托克斯发光材料。
在⼀些⽂献中上转换发光材料特指将红外光转换成可见光的材料。
上转换主要的应⽤领域有全固态紧凑型激光器件（紫、蓝、绿区域）、上转换荧光粉、三维⽴体显⽰、红外量⼦计数器、温度探测器、⽣物分⼦的荧光探针、光学存储材料等。
⾃20世纪60年代发现上转换发光材料以来，⼈们对上转换发光进⾏了⼴泛的研究。90年代后，随着应⽤领域的拓宽，上转换发光的研究⼜重新活跃起来；特别是纳⽶微粒的上转换发光的研究，引起了世界各国的⾼度重视。
国内外研究⽅向主要集中在以氧化钇为发光基质材料，掺杂稀⼟⾦属镱、铒等离⼦的纳⽶微粒材料的制备⽅法以及其发光机制、发光效率改进等⽅⾯。
光致发光光谱
龙芯3b
光致发光光谱（Photoluminescence Spectroscopy，简称PL谱），指物质在光的激励下，电⼦从价带跃迁⾄导带并在价带留下空⽳；电⼦和空⽳在各⾃的导带和价带中通过弛豫达到各⾃未被占据的最低激发态（在本征半导体中即导带底和价带顶），成为准平衡态；准平衡态下的电⼦和空⽳再通过复合发光，形成不同波长光的强度或能量分布的光谱图。光致发光过程包括荧光发光和磷光发光。
光谱应⽤
在激发光能量不是⾮常⼤的情况下，PL测试是⼀种⽆损的测试⽅法，可以快速、便捷地表征半导体材料的缺陷、杂质以及材料的发光性能。
1、组分测定；对三元系或四元系合⾦，如InxGa1-xN等，通过PL峰位确定半导体材料的禁带宽度，进⽽确定材料组分x；
2、杂质识别；通过光谱中的特征谱线位置，可以识别材料中的杂质元素；
杀螺剂3、杂质浓度测定；
4、变温Pl可以测试材料/器件的发光效率；
5、半导体材料的少数载流⼦寿命；
6、位错等缺陷的相关作⽤研究。
6、位错等缺陷的相关作⽤研究。
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