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目录1

第一编 发光材料和器件1

第一章 光致发光1

1.1 主要特征及一般规律1

一、吸收光谱1

二、反射光谱2

三、激发光谱2

四、能量传输3

五、发光和猝灭3

六、发光光谱4

七、斯托克斯定律和反斯托克斯发光4

八、发光效率6

十、发光的衰减7

九、光子倍增7

十一、热致释光与红外释光9

1.2 制备材料的基本过程及其原理10

一、对原料纯度的要求10

二、配料12

三、灼烧12

四、后处理13

1.3 材料和应用14

一、长余辉材料14

二、灯用材料的发展15

三、多光子材料概述16

1.4 灯用材料的制备及其特性17

1.4.1 低压荧光灯材料17

1．锑、锰激活的卤磷酸钙荧光粉19

一、照明用卤磷酸盐荧光粉19

2．锑、锰激活的卤磷酸钙镉22

二、紫外发射荧光粉25

1.4.2 高压荧光灯材料28

一、YVO4:Eu的制备30

二、YVO4:Eu荧光粉的某些特性30

1.5 多光子材料34

1.5.1 上转换发光材料34

一、不同基质类型材料的制备34

1．稀土氟化物35

2．稀土卤氧化物37

3．稀土复合氧化物——钨酸盐37

二、激发机理37

三、材料的转换效率和发光颜色38

1．基质晶格的影响39

2．稀土离子浓度的影响42

3．上转换发光器件的效率43

1.5.2 光子倍增材料44

1.6 荧光灯的涂管工艺45

第二章 阴极射线发光47

2.1 慨述47

一、电子和物质的相互作用47

二、阴极射线发光的效率49

三、发光亮度和加速电压及电流密度的关系50

四、荧光屏52

五、阴极射线发光的应用53

2.2.1 彩色电视用的三基色荧光粉56

2.2 阴极射线发光材料56

一、彩色电视三基色荧光粉的选择57

二、彩色电视三基色荧光粉的发展57

三、三基色荧光粉的制备及其发光性能57

1．红粉57

2．绿粉61

3．兰粉64

2.2.2 黑白电视和投影电视发光材料66

一、硫化锌荧光粉66

1．硫化锌型材料的性能66

2．荧光粉的制备工艺67

二、硫化锌和硅酸盐混合荧光粉以及全硅酸盐荧光粉68

1．慨况68

2．硅酸盐材料的制备69

3．发光光谱和强度70

三、稀土化合物发光材料72

1．稀土硫氧化物的特性73

2．稀土硫氧化物的制备方法74

3．铽激活的硫氧化物（R2O2S:Tb）的发光性质77

2.2.3 超短余辉材料85

一、发黄光的（Y·Ce）3A15O12荧光粉86

二、发兰光的Y2SiO5:Ce荧光粉86

三、Y3Al5O12:Ce和Y2SiO5:Ce的特性和ZnO:Zn比较86

四、其他的飞点扫描荧光粉86

五、铈激活的荧光粉的发光87

2.2.4 低压荧光粉ZnO:Zn89

一、ZnO:Zn荧光粉的制备89

三、ZnO:Zn荧光粉的特性90

二、ZnO:Zn荧光粉的防老化处理90

四、ZnO:Zn荧光粉的发光机理91

2.3 器件与工艺92

2.3.1 涂屏工艺对器件的影响92

一、涂屏方法93

二、涂屏方法的选择100

三、阴极射线荧光粉的二次特性100

2.3.2 电子束管一般介绍和示波管108

一、电子束管的一般工作原理108

二、电子束管的结构109

三、电子束管对荧光粉发光特性的选择110

四、示波管简介111

一、类型112

二、彩色显像管的原理112

2.3.3 彩色显像管112

三、彩色显像管的结构简介113

四、彩色显像管的调制特性（r特性）117

五、影响图像亮度的因素和提高亮度的方法118

2.3.4 投影管118

2.3.5 低压荧光数码管121

一、S13-A型荧光数码管的结构121

二、工作原理122

三、主要的光电特性123

四、典型的制作工艺125

第三章 放射线和X射线发光129

3.1 放射线和X射线129

一、放射线129

二、X射线130

一、材料对射线的吸收132

3.2 放射线和X射线激发发光过程132

二、激发过程的特点134

3.3 永久性发光材料137

一、氚发光粉138

二、钜发光粉139

3.4 闪烁体和闪烁计数器139

一、闪烁体140

二、闪烁计数器142

3.5 发光剂量计144

一、放射光致发光剂量计144

二、热释光剂量计148

一、X光激发发光材料154

3.6 X光激发发光材料和X光固体像转换器154

二、X光固体像转换器156

第四章 电致发光160

4.1 电致发光概述160

4.1.1 电致发光的激发过程162

一、高场效应及体内发光162

二、少数载流子的注入效应及结区发光163

4.1.2 电致发光中的复合过程164

4.1.3 发光器件的设计思想166

一、利用多数载流子碰撞离化（或主要利用碰撞离化）的设计166

二、利用少数载流子注入的设计169

4.1.4 物理过程是选择工艺的依据174

4.2.1 单晶材料176

一、晶体生长176

4.2 注入式电致发光材料及器件176

二、GaAs1-？P？晶体生长178

三、GaP晶体的制备及结的形成184

四、GaN晶体的生长189

五、Ⅱ-Ⅵ族化合物晶体生长192

4.2.2 结型发光器件197

一、掩蔽膜形成技术198

二、扩散技术199

三、电极形成技术201

四、光刻技术204

五、封装技术205

一、发光二极管的效率207

1．效率的意义207

4.2.3 发光二极管的效率及其有关特性207

2．影响效率的各因素的分析208

二、发光二极管的有关特性216

1．电流—电压特性216

2．发光亮度与电流的关系216

3．温度特性216

4．发光光谱217

5．响应时间218

6．寿命220

4.2.4 异质结的电致发光221

一、前言221

二、半导体异质结的能带结构221

三、异质结电致发光的现状225

四、存在问题及今后展望229

一、多功能元件230

1．光耦合元件230

4.2.5 多功能元件和发光二极管的应用230

2．负阻发光元件231

3．光逻辑元件233

4．双导态发光器件233

二、发光二极管的应用234

1．单体灯的应用235

2．光耦合器的应用235

3．数字显示管的应用239

4．文字显示管的应用240

4.3 粉末材料和器件243

4.3.1 粉末交流电致发光的基本现象和原理243

一、电致发光现象和规律243

二、电致发光原理245

1．发光线的本质246

2．激发机理248

碰撞离化、内场发射、p-n结少数载流子注入253

4.3.2 电致发光材料的基质—硫化锌的制备253

一、硫化氢法254

二、均相沉淀法255

1．硫代硫酸钠法255

2．硫脲法256

3．气相合成法256

4.3.3 粉末交流电致发光材料的制备257

一、ZnS型粉末未交流电致发光材料257

1．常用工艺过程概述257

2．制备工艺中诸因素的讨论257

3．各种发光颜色的电致发光材料258

4．后洗260

5．发光材料性能的改进261

二、蒽型有机电致发光材料简介262

4.3.4 直流电致发光材料262

一、直流电致发光的性质和特点262

1．激发条件262

2．形成过程263

3．亮度B与电压V和电流I的关系264

4．效率264

5．寿命265

二、材料制备265

1．高温灼烧工艺265

2．低温包铜工艺266

三、制屏工艺和应用266

一、导电玻璃制备工艺267

4.3.5 器件工艺及应用中的某些技术问题267

二、导电玻璃光刻工艺269

三、发光层制备及引电极、防潮密封工艺272

1．丝网刮印法272

2．喷涂法和流沾法274

四、电致发光屏的技术要求275

1．应达到的技术指标275

2．老化问题275

3．击穿问题276

五．主要应用及其中几个技术问题276

1．电致发光屏的特点276

2．电致发光屏的主要应用方面276

3．电致发光屏应用中的几个技术问题277

4.4 薄膜电致发光280

二、真空蒸发法281

一、化学反应法281

4.4.1 电致发光薄膜的制备方法281

三、其它方法283

4.4.2 电致发光薄膜的结构284

4.4.3 ZnS电致发光薄膜的主要光电特性285

一、电流与电压的关系（I—V关系）285

二、发光亮度与电压的关系（B—V关系）286

三、发光亮度与时间的关系287

四、发射光谱287

4.4.4 ZnS薄膜电致发光机理288

4.4.5 电致发光薄膜的应用291

二、空间点阵293

一、晶本293

5.1 发光体的晶体结构及其主要分析方法293

第五章 发光体的结构293

第二编 固体发光中的几个物理问题293

三、晶系295

四、晶面，晶面指数及晶面间距297

五、晶体密堆积的理论基础300

六、倒易点阵301

七、点群及空间群304

八、几种常见发光材料的晶体结构311

九、晶体结构的主要分析方法312

5.2 缺陷及其对发光的影向315

一、点缺陷316

二、线缺陷（位错）318

6.1 能带理论及其在发光学中的应用321

第六章 固体中电子的能量状态321

一、能带的形成322

二、单电子近似能带论324

三、能带结构的确定、布里渊区326

四、典型发光材料能带结构的分析331

五、电子在外力下的运动和有效质量335

六、导带、价带及空穴338

七、直接跃迁和间接跃迁340

八、关于导带底部结构341

九、晶格振动对电子跃迁的影响345

6.2 杂质、缺陷和定域能级349

一、带电中心造成的定域能级和浅定域能级的类氢模型350

二、电中性中心造成的定域能级353

三、由位错产生的定域能级355

四、界面和表面能级357

五、自补偿现象358

五、杂质能带和能带尾359

6.3 准粒子态361

一、声子361

二、激子362

第七章 分立中心发光和复合发光367

7.1 分立中心发光367

一、晶体场的作用367

二、三价稀土离子370

三、稀土离子的5d→4f发光跃迁377

四、某些具有3d电子的离子的光谱379

五、位形座标模型的应用383

一、带间复合389

7.2 复合发光的几种类型389

二、边缘发射390

三、激子的复合393

四、通过杂质中心的复合394

五、通过施主—受主对的复合395

六、通过等电子陷阱的复合398

7.3 硫化锌型材料中的复合发光401

一、激活剂进入晶格的状态和条件403

二、ZnS:Cu发光中心的晶体化学结构404

三、发光中心和杂质中心能级406

7.4 研究发光中心的某些技术411

一、磁共振方法411

二、莫斯包尔效应的应用418

一、晶体发光时的能量传输现象422

第八章 能量的传递与输运422

8.1 概述422

二、传递和输运能量的方式423

8.2 中心间共振传递能量的几率的计算425

8.3 借助于载流子的能量输运427

一、电子、空穴的迁移所造成的能量输运现象428

二、载流子输运过程的讨论430

三、载流子输运能量的距离433

8.4 激子传输能量的现象436

一、激子的扩散运动造成能量输运的现象437

二、激子和杂质中心以及晶格热振动之间的能量交换438

8.5 敏化发光440

一、敏化发光的现象和种类440

二、敏化发光能量传输过程的分析442

三、共振传递时，中心和周围的热交换444

第九章 发光动力学446

9.1 引言446

一、发光动力学过程的基本概念446

二、发光动力学的基本方程446

9.2 发光的增长和衰减448

一、分立中心发光的衰减和增长449

1．激发停止后发光的衰减451

2．激发开始后发光的增长451

二、复合发光的衰减451

1．所谓单分子和双分子过程455

2．理想发光体的衰减理论455

9.3 光能的存储和释放455

一、热释光456

1．利用热释光曲线研究陷阱的种类462

2．利用热释光曲线求陷阱深度462

3．复杂陷阱能谱的研究462

4．热释光与热激电导的关系462

5．电激发热释光462

二、光致释光462

1．光致释光现象465

2．用光致释光方法研究陷阱深度和陷阱中电子数的变化465

3．复合截面和俘获截面465

9.4 发光的猝灭465

一、一次规律的外部猝灭465

二、二次规律的外部猝灭466

第十章 强电场下的发光469

10.1 电场对复合发光的影响469

一、固体中的碰撞离化现象471

10.2 固体中的碰撞离化现象及其激发的发光471

1．偏离欧姆定律的两个原因475

2．碰撞离化过程的模型475

3．关于碰撞离化过程的理论分析475

4．碰撞离化现象的特征性判据475

二、碰撞离化激发的发光475

1．碰撞离化是电致发光的一种重要激发机构482

2．碰撞离化现象中证实有发光现象482

3．电致发光中碰撞离化过程的分析482

4．碰撞离化现象的应用482

10.3 耿氏（Gunn）畴及声电畴的发光482

一、体效应电致发光482

二、过热电子在能谷间的转移和耿效应483

三、耿振荡时的体发光485

四、声电畴的形成及其主要特征487

五、声电畴的发光现象489

第十一章 高激发密度下的发光492

11.1 激子和激子分子的发光492

11.2 强辐射现象497

一、激光器的工作原理497

二、激光晶体与发光晶体498

三、狄克超辐射—相干自发发射501

四、超辐射—放大的自发辐射504

11.3 发光中的组合及合作现象505

12.1 辐射的能量特性513

一、量度辐射能的基本物理量513

第三编 发光性能测量513

第十二章 辐射的基本概念513

二、朗伯定律514

三、墨体辐射定律515

四、非黑体辐射516

12.2 光度学517

一、光度学的基本概念517

二、光度学常用物理量519

三、光度测量522

第十三章 辐射能量的分解524

13.1 单色仪的结构及其工作原理524

13.2 单色仪的基本特征525

13.3 单色仪所分解的光谱宽度525

一、狭缝宽度对光谱宽度的影响525

三、光学系统的缺陷对光谱宽度的影响527

二、衍射现象对光谱宽度的影响527

四、焦散现象对光谱宽度的影响530

13.4 单色仪的透过率及其分解出的光强531

13.5 单色仪的调整与校正533

一、光源位置的调整533

二、狭缝开启机构及其刻度的检查533

三、检查狭缝之间的平行度和狭缝对棱镜的折射棱的平行度533

四、检查定焦标尺533

五、波长标尺的校正534

六、确定光谱宽度534

13.6 单色光源534

13.7 双单色仪535

第十四章 探测元件537

14.1 光电池537

一、光电池的基本原理537

二、光电池的基本特性538

一、光电子发射540

二、光阴极材料及特性540

14.2 光电管540

1．Ag—O—Cs光阴极542

2．Sb—Cs（Cs3Sb）光阴极542

3．Bi—Ag—O—Cs光阴极542

4．多碱光阴极542

三、光电管542

一、光电倍增管的工作原理545

二、光电倍增管的种类和结构545

三、光电倍增管的基本特性545

2．充气光电管545

1．真空光电管545

14.3 光电倍增管545

14.4 半导体辐射热电偶550

一、工作原理和结构550

二、窗口材料550

三、真空热电偶的主要特性551

14.5 黑体接收器553

一、三基色原理554

二、RGB系统的配色实验554

第十五章 色度学554

15.1 三基色原理及CIE色座标系统554

三、RGB系统555

四、XYZ系统559

15.2 相关色温564

15.3 纯度及主波长565

15.5 均匀色系566

15.4 色度计566

15.6 显色性及显色指数567

第十六章 主要发光性能的测量569

16.1 发光体的激发条件569

一、光致发光的激发条件是紫外光照射569

二、阴极射线荧光粉的激发装置569

三、电致发光的激发条件572

16.2 发射光谱及其测量方法573

16.3 发光亮度的测量574

一、亮度574

二、法向亮度的测量方法576

三、接收器光谱灵敏度曲线的配制576

16.4 发光效率及其测量方法578

一、光致发光材料的发光效率及其测量方法578

二、阴极射线发光效率的测量582

三、电致发光效率的测量584

16.5 发光余辉时间及其测量方法587

16.6 发光波形的测量588

第十七章 测量误差与数据处理589

17.1 测量的误差589

17.2 误差的分类589

17.3 偶然误差的性质及其表示方法590

17.4 精确度与准确度591

17.5 测量数据的处理592

47.6 有效数字与计算法则595

参考资料598

主要参考书目598

参考资料598