發(fā)光學與發(fā)光材料

定　價：￥100.00

作　者：	徐敘瑢，蘇勉曾主編
出版社：	化學工業(yè)出版社
叢編項：
標　簽：	化學工業(yè)

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ISBN：	9787502554101	出版時間：	2004-10-01	包裝：	精裝
開本：	26cm	頁數(shù)：	610	字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　發(fā)光材料因其優(yōu)越的物理性能、必需的重要應用及遠大的發(fā)展前景而在材料行業(yè)中備受關注，本書由國內(nèi)發(fā)光界多名權威專家共同編寫。書中系統(tǒng)介紹了各種材料發(fā)光的物理、規(guī)律、性能、制備方法、應用及性能測試，是一本內(nèi)容全面、材料新穎、理論系統(tǒng)較強、技術先進且兼顧實用性的專著。本書具體內(nèi)容包括：發(fā)光的定義和分類；基本物理過程及現(xiàn)象；半導體的發(fā)光；分立中心的發(fā)光；特殊物質結構的發(fā)光；發(fā)光動力學問題的計算機模擬；發(fā)光在照明和其他光源中的應用；顯示技術；發(fā)光在探測中的應用；主要發(fā)光材料；發(fā)光材料的制備；無機薄膜電致發(fā)光；視覺與顏色；發(fā)光分析；同步輻射原理與應用簡介等。本書前言自然界中物質的運動都靠能量及其轉換，把各種能量轉換為光能的過程主要有兩種：其一是熱輻射；其二是發(fā)光。而它們都需要中間的媒介。如從這個中間媒介的個別原子或分子中發(fā)生的過程來看，兩個原子或分子可以分別獨立地自發(fā)發(fā)光，而無需協(xié)調它們的相位，因而它們的發(fā)光不是相干的；在熱輻射中兩個原子或分子也經(jīng)歷著這種互不相干的過程。所以就單個原子或分子而言，發(fā)光同溫度輻射并無不同。但就這個中間媒介的整體發(fā)光而言，它們就截然不同了，當物質溫度升高時，從400K就開始有可見光發(fā)出，并逐漸藍移，它的光譜分布、發(fā)光強度都符合熱輻射的規(guī)律。而發(fā)光則不然，在室溫下看不到發(fā)光體的熱輻射，但受到能量激發(fā)時發(fā)光體則可發(fā)出強烈的、耀眼的可見光。它的光譜是發(fā)光體的特征，不因溫度而變。冷熱不是光的屬性，但是低溫更有利于發(fā)光體的發(fā)光，人們常稱發(fā)光為冷光。發(fā)光體吸收能量后，經(jīng)過一系列的中間過程，才到達發(fā)光的元激發(fā)態(tài)，所以，對發(fā)光的研究必須著眼于全過程，而不能只限于研究最后引起發(fā)光的能級間的躍遷。然而，高能量的激發(fā)不能直接引起發(fā)光，而是先經(jīng)過其他過程，消耗掉部分能量，待能量接近發(fā)光要求的能量范圍后才引起發(fā)光。在這個能量附近，各類發(fā)光的主要過程是相同的，但不同的激發(fā)方式可以給這個過程以調制或擴展。最簡單的激發(fā)發(fā)光是光致發(fā)光。在歷史上陰極射線、X射線以及放射性的發(fā)現(xiàn)都曾借助于發(fā)光現(xiàn)象。發(fā)光學的研究與其他學科有著緊密的聯(lián)系，也有著互相促進的作用。20世紀量子理論建立以后，發(fā)光學從觀察、歸納、總結的經(jīng)驗科學中找到了它的物理內(nèi)涵，確定能級及能級間的躍遷是發(fā)光現(xiàn)象的核心，這樣，發(fā)光學的物理機理及應用都得到了很大發(fā)展。到20世紀末，發(fā)光學又有了極大開拓。例如：在微腔結構中，發(fā)光體能級系統(tǒng)及輻射場都是量子化的，它改變了腔中自發(fā)輻射的性質，發(fā)展了愛因斯坦輻射理論。量子阱及超晶格是一種量子工程的材料，具有異乎尋常的光學及電學性質，有些是常規(guī)晶體中所沒有的，它的發(fā)光具有很多新的特殊性質。當硅晶體中的孔隙度超過70%時，多孔硅可以發(fā)出可見光，其紅至綠的光致發(fā)光在室溫下的量子效率可以達到10%，還能發(fā)出藍色光。納米發(fā)光材料，有原子簇、納米薄膜、納米塊體幾種形態(tài)，它可以是半導體、離子晶體、非晶體，還可能是摻雜狀態(tài)，它們的發(fā)光也有很多新的性質。發(fā)現(xiàn)了上轉化及量子剪裁現(xiàn)象，使小能量光子或大能量光子得到更有效的利用。將發(fā)光的起源擴展到芯能級，充分利用價帶中電子豐富的優(yōu)勢，在閃爍晶體中利用了交叉發(fā)光。關于稀土元素的高能級的研究取得了新的進展。藍色波段及紫外波段發(fā)光的研究擴展了發(fā)光光譜的范圍，使其應用范圍有了很大擴展。在信息存儲、顯示、照明、探測等方面都有新的方案及應用器件。在發(fā)光與農(nóng)業(yè)、醫(yī)學的交叉中也都有新的發(fā)展。研究發(fā)光的技術在能量分辨、時間分辨及空間分辨上都有極大的創(chuàng)新，如高分辨光譜術，納秒（ns）、皮秒（ps）、飛秒（fs）時間分辨技術，電子顯微鏡、原子力顯微鏡以及近場顯微鏡顯微技術等。發(fā)光在深入及開拓方面的成就形成了新的維度，為21世紀發(fā)光學的發(fā)展準備了良好的開端。按照激發(fā)能的不同，可以把發(fā)光分類為光致發(fā)光（紫外波段發(fā)光或真空紫外波段發(fā)光激發(fā)）、陰極射線發(fā)光（電子束流激發(fā)）、電離輻射發(fā)光（X射線、γ射線及高能離子激發(fā)）、電致發(fā)光（直流或交流電場激發(fā)）、化學發(fā)光（由化學反應能激發(fā)）、生物發(fā)光（由生物能激發(fā)）、摩擦發(fā)光（由機械應力激發(fā)）等。發(fā)光材料是由作為材料主體的化合物（基質）和選定摻入的少量以至微量的雜質離子（激活劑）所組成。有時還摻入另一種雜質離子作為敏化劑。發(fā)光材料可以是無機材料，也可以是有機材料。材料的形態(tài)有晶態(tài)、粉體、薄膜以至納米態(tài)。發(fā)光材料受外界能量的激發(fā)，將部分的激發(fā)能轉變?yōu)榭梢姽獍l(fā)射。目前已研究開發(fā)出數(shù)百種各類發(fā)光材料，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域以及人們生活的各個方面，本書前面6章著重討論發(fā)光學的問題，即討論發(fā)光現(xiàn)象中所包含的基本物理過程及重要規(guī)律，后面9章則著重討論發(fā)光材料的組成、結構、性質、表征和實際應用等問題，包括發(fā)光在測試、光源、信息和圖像顯示、探測和分析等方面的應用以及有關的應用光學問題。這部專著介紹了發(fā)光的基本理論、主要發(fā)光材料、發(fā)光在各方面的應用。既概括了國際上發(fā)光領域的成就和進展，也展示了中國科學工作者的貢獻。本書可以作為高等學校物理、化學、材料科學、信息科學、照明工程等專業(yè)的教學參考書，科研機構及企業(yè)研發(fā)部門有關人員的參考用書。本書是由編輯委員會組織，邀請發(fā)光學界各方面的專業(yè)研究教學人員集體編寫而成。編寫者都具有較強的理論基礎、豐富的工作經(jīng)驗和獨到的科學見解，但學有專攻，行文寫作自有風格，專業(yè)名詞術語也有不同，而且專著涉及的是科學發(fā)展及前沿現(xiàn)狀，有些問題尚處于百家爭鳴階段，本書未做統(tǒng)一改動。由于時間倉促，本書肯定有不足之處和缺點，希望讀者不吝賜教，提出批評和指正。書前附有作者名錄，歡迎讀者與其交流討論。在編寫本書過程中，參加編寫的各位專家進行密切合作，并得到化學工業(yè)出版社的大力支持，責任編輯對本書又做了詳盡的編輯加工和潤色，我們表示衷心的感謝。還感謝冀國蕊及徐征同志在文秘、通訊、文體規(guī)范、進展統(tǒng)計各方面大量及時、細致的具體幫助。

作者簡介

　　徐敘瑢　中國科學院院士。1945年畢業(yè)于西南聯(lián)合大學物理系。1946-1951年北京大學物理系。1951-1955年赴蘇聯(lián)列別杰夫物理研究所攻讀研究生，1955年獲蘇聯(lián)副博士學位。1955-1966年中國科學物理研究所。1966-1987中國科學院長春物理所。1980年當選中國科學院院士。1987年-1996年天津理工學院材料物理研究所。1996年調入北京交通大學光電子技術研究所?，F(xiàn)已培養(yǎng)碩士生40多名，培養(yǎng)博士生30多名、指導博士后3名。中國發(fā)光學的主要開創(chuàng)者和奠基人，長期從事發(fā)光物理和發(fā)光應用研究工作，提出了分層優(yōu)化方案，發(fā)現(xiàn)了固態(tài)陰極射線發(fā)光。

圖書目錄

"第1章發(fā)光的定義及分類1 1. 1 發(fā)光的定義2 1. 2 發(fā)光的分類3 1. 2. 1 光致發(fā)光3 1. 2. 2 電致發(fā)光3 1. 2. 3 陰極射線發(fā)光3 1. 2. 4 X射線及高能粒子發(fā)光3 1. 2. 5 化學發(fā)光4 1. 2. 6 生物發(fā)光4 參考文獻4第2章基本物理過程及現(xiàn)象5 21 光的吸收、反射及折射7 211 固體中的光學常數(shù)7 212 光在界面上的反射和折射8 213 介電常數(shù)的色散和Kramer-Kronig關系10 22 Einstein關系和Einstein自發(fā)輻射系數(shù)11 221 Einstein關系11 222 Einstein自發(fā)輻射系數(shù)13 23 譜線的寬度和線形14 231 非均勻線寬14 232 均勻線寬15 233 動態(tài)非均勻線寬17 234 譜線的線形17 24 相干瞬態(tài)過程18 241 光學Bloch方程18 242 光章動、自由感應衰減和光子回波22 25 量子化的輻射場與原子的相互作用28 251 輻射場的量子化29 252 量子化的輻射場和原子的相互作用29 26 電子-聲子耦合33 261 聲子33 262 位形坐標和單頻近似理論34 263 無輻射躍遷40 27 能量傳遞42 271 Frster-Dexter理論42 272 一對(D,A)間能量傳遞速率與距離的關系44 273 供體發(fā)光的統(tǒng)計問題47 274 濃度猝滅53 28 光學非線性55 281 非線性介質中的Maxwell方程55 282 二階非線性效應56 283 三階非線性效應59 參考文獻67第3章半導體的發(fā)光69 31 能帶模型，直接帶與間接帶72 32 雜質與缺陷74 321 雜質74 322 缺陷77 33 電學性質,p型與n型導電性82 331 平衡態(tài)p-n結的性質83 332 外加偏壓下的p-n結84 34 直接躍遷與間接躍遷86 341 允許的帶間直接躍遷87 342 禁戒的帶間直接躍遷90 343 局域能級參與的躍遷92 344 聲子參與的躍遷93 345 間接帶間的躍遷95 35 發(fā)光中心及陷阱98 351 發(fā)光中心98 352 陷阱104 36 復合發(fā)光及其衰減規(guī)律109 361 單分子與雙分子衰減規(guī)律109 362 長余輝發(fā)光112 363 熱釋光113 364 光激勵發(fā)光117 37 激子發(fā)光118 371 半導體吸收邊的精細結構與激子119 372 萬尼爾激子120 373 自由與束縛激子的復合發(fā)光123 38 施主-受主對發(fā)光126 381 施主-受主對的能量狀態(tài)126 382 淺施主-受主對復合發(fā)光及其特征127 383 深施主-受主對發(fā)光129 39 等電子中心發(fā)光132 391 等電子中心吸收與發(fā)光光譜之間的鏡像對稱關系132 392 等電子中心NN對的發(fā)光133 310 高激發(fā)密度下的發(fā)光135 3101 激子分子及其發(fā)光135 3102 電子-空穴液滴及其發(fā)光136 311 p-n結發(fā)光139 3111 p-n結發(fā)光發(fā)展概要139 3112 p-n結發(fā)光效率141 312 單注入與雙注入式發(fā)光143 3121 注入方式與p-n結發(fā)光區(qū)域143 3122 注入效率146 3123 p-i-n結構的雙注入式發(fā)光147 參考文獻149第4章分立中心的發(fā)光155 41 群論在分立中心發(fā)光研究中的應用156 411 能級的分類和低對稱下的劈裂156 412 選擇定則和狀態(tài)混雜157 413 分立發(fā)光中心能級結構的計算159 42 稀土離子的能級和躍遷165 421 稀土離子4fn組態(tài)的能級結構165 422 稀土離子4fn-15d組態(tài)的能級結構167 423 稀土離子電偶極躍遷的Judd-Ofelt理論172 43 過渡金屬離子的能級結構175 44 其他分離發(fā)光中心的能級結構177 441 ns2型離子的發(fā)光中心177 442 離子團發(fā)光中心178 45 分立中心的發(fā)光過程178 451 線性系統(tǒng)的響應函數(shù)和轉移函數(shù)179 452 應用轉移函數(shù)的例子180 453 非指數(shù)衰減183 46 上轉換發(fā)光185 461 激發(fā)態(tài)吸收185 462 上轉換發(fā)光中的吸收雪崩現(xiàn)象187 463 能量傳遞引起的上轉換發(fā)光188 47 量子剪裁189 471 光子分步發(fā)射190 472 逐次能量傳遞191 參考文獻193第5章特殊結構物質的發(fā)光195 51 半導體超晶格和量子阱的發(fā)光196 511 概論196 512 半導體超晶格和量子阱的制備199 513 半導體超晶格和量子阱的光譜203 514 非對稱半導體雙量子阱的發(fā)光208 515 組合半導體超晶格的發(fā)光211 52 半導體量子線和量子點的發(fā)光212 521 半導體量子線的發(fā)光213 522 半導體量子點的發(fā)光217 53 多孔硅的發(fā)光224 531 多孔硅的形成與結構225 532 多孔硅的光致發(fā)光227 533 多孔硅的電致發(fā)光230 534 多孔硅的發(fā)光機理231 54 非晶態(tài)半導體的發(fā)光233 541 非晶態(tài)半導體的結構與制備233 542 非晶態(tài)半導體的能帶結構235 543 非晶態(tài)硅的發(fā)光236 544 非晶態(tài)硫屬化合物的發(fā)光239 參考文獻239第6章發(fā)光動力學問題的計算機模擬241 61 隨機變量的模擬242 62 發(fā)光的模擬244 621 發(fā)光的統(tǒng)計性質244 622 單分子熒光的計算機模擬245 623 單分子識別247 63 能量傳遞過程的模擬249 631 具有分布密度φ0(X)的隨機變量X的模擬249 632 靜態(tài)能量傳遞249 633 D-D傳遞對D-A傳遞的影響250 64 相干瞬態(tài)現(xiàn)象的模擬251 641 相位和頻率的隨機變化251 642 紅寶石中的失相過程的計算機模擬256 參考文獻258第7章發(fā)光在照明和其他光源中的應用259 71 前言261 72 燈用發(fā)光材料和輻射光源261 73 熒光燈262 731 燈的結構和工作原理262 732 熒光燈的能量轉換263 733 色溫、光色、顯色指數(shù)263 734 三基色熒光燈264 735 無電極熒光燈265 736 無汞熒光燈(稀有氣體熒光燈)266 74 高壓汞熒光燈267 741 燈的結構和工作原理267 742 能量轉換268 75 金屬鹵化物燈和鈉燈268 751 金屬鹵化物燈268 752 高壓鈉燈270 76 熒光燈用發(fā)光材料271 761 發(fā)展歷史271 762 對發(fā)光材料性能上的要求272 763 鹵磷酸鹽273 764 磷酸鹽熒光體288 765 硅酸鹽熒光體293 766 鋁酸鹽熒光體299 767 鎢酸鹽熒光體303 768 硼酸鹽熒光體304 769 釩酸鹽熒光體306 7610 Y2O3∶Eu和其他熒光體307 77 高壓汞燈用發(fā)光材料310 771 發(fā)展歷史和現(xiàn)狀310 772 對發(fā)光材料性能的要求311 773 氟鍺酸鎂和砷酸鎂311 774 磷酸鍶鎂錫312 775 釩酸釔銪和釩磷酸釔銪313 776 硅酸釔鈰鋱314 777 鋁酸釔鋱315 778 氯硅酸鍶銪316 78 弱光源317 781 放射性發(fā)光材料317 782 長時發(fā)光材料318 79 白光發(fā)光二極管321 791 白光發(fā)光二極管的基本原理和光能轉換322 792 藍芯片-熒光體白光LED器件的結構和制造工藝323 793 白光發(fā)光二極管用熒光體323 794 Ce3+激活的稀土石榴石體系325 795 Eu2+激活的氯硅酸鎂鋅鈣體系326 796 Eu2+激活的堿土焦硅酸鹽327 797 Eu2+激活的藍色熒光體和紅色熒光體328 710 展望329 參考文獻330第8章顯示技術336 81 陰極射線發(fā)光340 811 真空陰極射線發(fā)光340 812 固態(tài)陰極射線發(fā)光359 82 光致發(fā)光等離子體顯示367 821 工作原理367 822 PDP中采用的發(fā)光材料368 83 注入發(fā)光369 831 發(fā)光二極管369 832 雙極注入復合發(fā)光379 84 電致發(fā)光388 841 無機粉末型電致發(fā)光(EL)材料和顯示器件388 842 無機薄膜電致發(fā)光(EL)材料和顯示器件425 85 矩陣多像元顯示的驅動及控制443 851 字符顯示444 852 矩陣顯示屏的控制與驅動446 853 大屏幕電視455 854 集成化顯示顯像461 參考文獻462第9章發(fā)光在探測中的應用466 91 前言468 92 X射線和物質的作用468 93 醫(yī)學X射線影像探測470 931 X射線熒光屏470 932 X射線影像增強管471 933 X射線增感屏473 94 X射線發(fā)光材料477 941 鎢酸鈣477 942 硫化鋅鎘478 943 氟鹵化鋇479 944 溴氧化鑭481 945 硫氧化稀土類482 946 稀土鉭酸鹽類482 947 小結和展望484 95 計算X射線影像484 951 小結和展望489 96 X射線無損檢測490 961 發(fā)光玻璃491 97 熱釋光劑量探測493 971 熱釋光原理494 972 熱釋光材料及性質502 98 電離輻射熒光探測513 981 無機閃爍體514 982 陶瓷閃爍體531 983 有機閃爍體533 984 新型閃爍體展望535 參考文獻536第10章主要發(fā)光材料541 101 基質543 1011 IA-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發(fā)光551 1017 三元及多元化合物552 1018 氧化物和含氧酸鹽555 1019 有機化合物發(fā)光560 102 發(fā)光中心561 1021 ns2型離子發(fā)光中心561 1022 過渡金屬離子發(fā)光中心561 1023 鑭系金屬離子發(fā)光中心564 1024 復合離子發(fā)光中心583 參考文獻585第11章發(fā)光材料的制備591 111 原材料的制備和提純592 1111 高純硫化鋅/鎘的制備593 1112 高純磷酸氫鈣的制備594 1113 高純二氧化硅的制備594 1114 高純氧化鋁的制備595 1115 高純鎢酸的制備595 1116 單一稀土元素氧化物的提純595 1117 高純五氧化二釩的制備597 1118 高純硫的制備597 112 發(fā)光材料粉體的制備597 1121 原料的選擇和配比598 1122 高溫固相反應制備發(fā)光材料599 1123 高溫固相反應的設備601 1124 粉體粒度的控制601 1125 粉體粒度的測定602 113 其他高溫制備發(fā)光材料粉體的方法603 1131 噴霧熱解法604 1132 燃燒法607 1133 微波輔助加熱法609 114 溶液法制備發(fā)光材料611 1141 沉淀法611 1142 水熱法613 1143 溶膠-凝膠法614 115 納米發(fā)光材料的制備616 1151 納米半導體發(fā)光材料617 1152 納米摻雜化合物發(fā)光材料制備619 1153 發(fā)光玻璃制備620 116 發(fā)光材料的優(yōu)化和新發(fā)光材料的探索621 參考文獻623第12章發(fā)光材料的表征及測量技術626 121 光致熒光光譜的測量627 1211 光致熒光光譜測量的預備知識627 1212 照度計法測熒光粉的相對亮度630 1213 照度計法測緊湊型熒光燈(CFL)總光通量632 1214 CFL的SPD測量634 1215 熒光粉SPD的測量636 1216 WLED光色參數(shù)的測量637 122 時間分辨637 123 形貌測量640 1231 粒度分析640 1232 光學顯微鏡642 1233 電子顯微鏡(EM或TEM)642 1234 掃描電子顯微鏡(SEM)644 1235 近場光學顯微鏡645 1236 掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)646 參考文獻647第13章視覺與顏色648 13. 1 視覺649 13. 1. 1 視覺及其形成過程649 13. 1. 2 明視覺、暗視覺和介視覺649 13. 2 顏色及CIE表色系統(tǒng)650 13. 2. 1 三基色原理及基本概念650 13. 2. 2 RGB表色系統(tǒng)651 13. 2. 3 CIE的XYZ表色系統(tǒng)652 13. 2. 4 均勻色空間656 13. 2. 5 色差及其計算公式657 13. 2. 6 CIE標準光源659 133 色溫、相關色溫和光色661 1331 黑體輻射定律661 1332 非黑體輻射662 1333 色溫和相關色溫662 1334 光色664 134 顯色指數(shù)664 參考文獻665第14章發(fā)光分析666 141 熒光分析法的原理及應用669 1411 熒光分析法的基本原理669 1412 熒光分析儀器670 1413 熒光測量技術671 1414 背景信號673 1415 熒光定量分析的各種條件674 1416 環(huán)境中有害成分的熒光分析675 1417 食物及頭發(fā)中有害成分的熒光測定677 142 稀土元素發(fā)光分析678 1421 稀土簡單離子的熒光分析法678 1422 稀土有機絡合物的熒光光度法679 1423 稀土元素熒光分析中的新方法新技術684 1424 稀土結晶磷光體發(fā)光分析法689 143 化學（生物）發(fā)光原理及其應用692 1431 化學發(fā)光分析法的基本原理692 1432 主要化學發(fā)光體系696 1433 電化學發(fā)光703 1434 化學發(fā)光免疫分析708 1435 化學發(fā)光分析在環(huán)境檢測中的應用712 1436 化學發(fā)光技術在生物醫(yī)學領域的應用716 1437 化學發(fā)光傳感器719 參考文獻722第15章同步輻射原理與應用簡介734 151 前言735 152 同步輻射原理735 1521 同步輻射基本原理735 1522 同步輻射裝置：電子儲存環(huán)736 1523 同步輻射裝置：光束線、實驗站740 1524 第四代同步輻射光源740 153 同步輻射應用研究743 1531 概述743 1532 真空紫外光譜744 1533 X射線吸收精細結構745 1534 在生命科學研究中的應用747 1535 同步輻射的工業(yè)應用747 1536 第四代同步輻射光源的應用749 154 結束語750 參考文獻75