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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:Zn 89

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