稀土在光学材料中的应用

1.前言

发光是物体把吸收的能量转化为光辐射的过程。当物质受到诸如光照、外加电场或者电子束轰击等激发后，吸收外界能量，处于激发状态，它在跃迁回到基态的过程中，吸收的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以光的电磁波形式辐射出来，即为发光。在发光材料中，稀土元素起很大作用，稀土的作用远远超过其他元素。所谓的稀土元素，是指镧系元素加上同属IIIB 族的钪(Sc)和钇(Y)，共17 种元素1-3]。这些元素具有外层电子结构相同，内层4f电子能级相近、 电价高、 半径大、极化力强、化学性质活泼及能水解等性质，故其应用十分广泛。自 1 9 6 4 年Y2O3:   Eu 被用于制造荧光粉以来，稀土发光材料得到了迅猛的发展，大多数稀土元素或多或少地被用于荧光材料的合成。 稀土发光材料已成为显示、 照明、光电器件等领域中的支撑材料，并不断地有新的稀土荧光粉出现[4 - 7 ]。上世纪90年代开始，紧跟国际发展前沿，我国

开展稀土发光材料的研究工作，运用固体物理、稀土化学、结构化学等基本理论，研究发光材料组成、微观结构、制备技术与光学性能的关系，着重开展新型长余辉发光材料 S r A l2O 4: E u 2 +,Dy 3+、C aAl2O4: E u 2+,N d 3+、新型红光长余辉发光材料、稀土上转换发光材料的研究，在研究稀土离子的能级跃迁、能量传递、陷阱能级、价态变化等，及探索新型发光材料、材料制备新工艺以及在光电子技术中的应用方面取得了重要研究进展。稀土是一个巨大的发光材料宝库，在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着非常重要的作用[8 -1 1 ]

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2.稀土离子的发光特性

稀土发光材料具有发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳，吸收激发能量的能力强，转换效率高，发射光谱范围宽(从紫外到红外)，荧光寿命从纳秒跨越到毫秒6 个数量级，磷光最长达十多个小时，材料的物理化学性能稳定，能承受大功率的电子束、高能射线和强紫外光的作用等优点。今天，稀土发光材料已广泛应用于显示显像，新光源，X 射线增感屏，核物理探测等领域，并向其它高技术领域扩展[12]。

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