本書系統(tǒng)介紹了發(fā)光的概念，以及發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理、規(guī)律、性能及應(yīng)用，是一本內(nèi)容全面、材料新穎、理論性較強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)且兼顧實(shí)用性的圖書。本書共12章，內(nèi)容包括：緒論、固體發(fā)光基礎(chǔ)知識(shí)、光譜分析、上轉(zhuǎn)換發(fā)光、半導(dǎo)體理論、稀土材料發(fā)光、色度學(xué)、分立發(fā)光中心發(fā)光、能量傳遞與輸運(yùn)、光致發(fā)光、電致發(fā)光、激光器發(fā)光原理。本書提供配套的電子課件PPT等教學(xué)資源。本書可作為高等院校發(fā)光學(xué)、發(fā)光材料與器件、照明與顯示、發(fā)光科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生的教學(xué)參考書。本書對(duì)從事發(fā)光材料、發(fā)光物理、發(fā)光應(yīng)用、平板顯示與照明等研究與生產(chǎn)的技術(shù)人員都有很高的參考價(jià)值，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)教師的教學(xué)參考書。
楊盛誼，男，1971年10月生于湖南省通道縣。北京理工大學(xué)物理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。一直從事納米光子學(xué)材料與器件的研究。已在國(guó)內(nèi)外著名期刊上發(fā)表了140多篇SCI學(xué)術(shù)論文，并有20多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利得到授權(quán)。2006年，入選教育部"新世紀(jì)優(yōu)秀人才”支持計(jì)劃和北京市"科技新星”計(jì)劃。2010年，入選北京理工大學(xué)"杰出中青年教師”支持計(jì)劃。中國(guó)感光學(xué)會(huì)影像信息功能材料與技術(shù)專業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)員。國(guó)內(nèi)外多家SCI學(xué)術(shù)期刊的審稿人，國(guó)家自然科學(xué)基金評(píng)審專家、中國(guó)博士后科學(xué)基金評(píng)審專家。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 課程目的與任務(wù) 2
1.3 發(fā)光物理學(xué)的內(nèi)容 2
1.4 發(fā)光及發(fā)光現(xiàn)象 2
1.4.1 發(fā)光現(xiàn)象 5
1.4.2 發(fā)光的定義 5
1.4.3 發(fā)光的基本過程 7
1.5 發(fā)光的分類 8
1.5.1 光致發(fā)光 8
1.5.2 電致發(fā)光 8
1.5.3 陰極射線發(fā)光 9
1.5.4 放射線發(fā)光 9
1.5.5 X射線發(fā)光 10
1.5.6 化學(xué)發(fā)光 10
1.5.7 生物發(fā)光 11
1.5.8 摩擦發(fā)光 12
1.5.9 聲致發(fā)光 12
1.6 發(fā)光材料的應(yīng)用[5] 13
思考題1 13
參考文獻(xiàn) 13
第2章 固體發(fā)光基礎(chǔ)知識(shí) 14
2.1 背景知識(shí) 14
2.1.1 發(fā)光材料的定義 14
2.1.2 發(fā)光材料的形態(tài) 14
2.1.3 原子能級(jí)及躍遷 16
2.2 固體光吸收的本質(zhì) 21
2.2.1 基礎(chǔ)吸收 22
2.2.2 半導(dǎo)體的光吸收和光導(dǎo)電現(xiàn)象 24
2.3 固體發(fā)光及發(fā)光材料 26
2.3.1 激發(fā)源和發(fā)光材料分類 26
2.3.2 發(fā)光材料的特性 26
2.3.3 發(fā)光顏色的表征 27
2.4 熒光和磷光 28
2.4.1 光致發(fā)光材料的基本組成 28
2.4.2 光致發(fā)光原理 28
2.4.3 反斯托克斯磷光體 30
2.4.4 典型熒光和磷光材料 31
思考題2 33
參考文獻(xiàn) 33
第3章 光譜分析 34
3.1 光譜分析的發(fā)展與研究?jī)?nèi)容 34
3.1.1 光譜分析的發(fā)展[1] 34
3.1.2 光譜分析的研究?jī)?nèi)容 35
3.1.3 光譜分析 37
3.2 分子發(fā)光分析 38
3.2.1 分子熒光分析法 38
3.2.2 磷光分析法 47
3.3 分光光度法 51
3.3.1 分光光度法的基本原理 51
3.3.2 分光光度法的應(yīng)用 52
3.3.3 分光光度法的誤差 52
3.4 朗伯?比爾定律的推導(dǎo) 52
3.4.1 朗伯定律 53
3.4.2 比爾定律 53
3.4.3 朗伯?比爾定律 53
3.4.4 朗伯?比爾定律的物理意義 54
3.4.5 朗伯?比爾定律成立的前提 54
3.4.6 吸光度的加和性 54
3.5 吸收系數(shù)和桑德爾靈敏度 54
3.5.1 吸收系數(shù) 54
3.5.2 桑德爾靈敏度 55
3.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及應(yīng)用 56
3.6.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 56
3.6.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的應(yīng)用 56
3.7 引起偏離朗伯?比爾定律的原因 56
3.7.1 物理因素 56
3.7.2 化學(xué)因素 57
3.8 吸光光度法和分光光度法的區(qū)別[2] 57
3.8.1 原理不同 57
3.8.2 特點(diǎn)不同 58
3.8.3 用途不同 58
思考題3 58
參考文獻(xiàn) 58
第4章 上轉(zhuǎn)換發(fā)光 59
4.1 上轉(zhuǎn)換發(fā)光的概念 59
4.2 上轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展 60
4.3 稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理 60
4.3.1 激發(fā)態(tài)吸收 61
4.3.2 能量傳遞上轉(zhuǎn)換 61
4.3.3 光子雪崩 62
4.4 上轉(zhuǎn)換機(jī)理 63
4.4.1 實(shí)際的上轉(zhuǎn)換過程 63
4.4.2 不同機(jī)理的雙光子上轉(zhuǎn)換效率 65
4.5 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料 65
4.5.1 摻雜Yb3+和Er3+的材料 65
4.5.2 摻雜Yb3+和Tm3+的材料 66
4.5.3 摻雜Er3+或Tm3+的材料 66
4.6 實(shí)例分析 67
4.6.1 樣品制備與光譜測(cè)試 67
4.6.2 激發(fā)機(jī)理 67
4.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論 68
4.7 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料及其應(yīng)用 69
思考題4 73
參考文獻(xiàn) 73
第5章 半導(dǎo)體理論 75
5.1 固體的能帶理論 75
5.1.1 能帶的形成 75
5.1.2 絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體 75
5.2 半導(dǎo)體材料硅的晶體結(jié)構(gòu) 76
5.2.1 晶體結(jié)構(gòu) 77
5.2.2 硅晶體內(nèi)的共價(jià)鍵 77
5.2.3 晶面和晶向 78
5.2.4 原子密排面和解理面 78
5.3 半導(dǎo)體的特性 79
5.3.1 純度 79
5.3.2 導(dǎo)電能力 79
5.3.3 導(dǎo)電過程描述 79
5.3.4 本征半導(dǎo)體與摻雜半導(dǎo)體 80
5.3.5 產(chǎn)生與復(fù)合 80
5.3.6 雜質(zhì)與摻雜半導(dǎo)體 80
5.4 載流子的復(fù)合與壽命 82
5.4.1 多數(shù)載流子和少數(shù)載流子 82
5.4.2 平衡載流子和非平衡載流子 82
5.4.3 直接復(fù)合 82
5.4.4 間接復(fù)合 83
5.4.5 表面復(fù)合 83
5.5 載流子的傳輸 84
5.5.1 漂移與遷移率 84
5.5.2 擴(kuò)散 84
5.5.3 擴(kuò)散長(zhǎng)度 84
5.6 PN結(jié)二極管 85
5.6.1 PN結(jié) 85
5.6.2 自建電場(chǎng) 85
5.6.3 PN結(jié)的形成 85
5.6.4 正、反向偏置的PN結(jié) 85
5.6.5 PN結(jié)電流的解析描述 86
5.7 硅材料的物理化學(xué)性質(zhì) 86
5.7.1 物理性質(zhì)及常數(shù) 86
5.7.2 化學(xué)性質(zhì) 87
5.7.3 參數(shù)的測(cè)量 87
5.7.4 硅材料的性能參數(shù)測(cè)量 88
思考題5 89
參考文獻(xiàn) 90
第6章 稀土材料發(fā)光 91
6.1 稀土材料的發(fā)光 91
6.1.1 稀土發(fā)光與其晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu) 91
6.1.2 稀土發(fā)光過程 91
6.1.3 稀土材料的熒光和磷光 92
6.2 稀土的電子層結(jié)構(gòu)和光譜學(xué)性質(zhì) 92
6.2.1 稀土元素基態(tài)原子的電子層構(gòu)型 93
6.2.2 稀土元素的價(jià)態(tài) 93
6.2.3 稀土離子的發(fā)光特點(diǎn) 93
6.2.4 稀土發(fā)光材料的分類 94
6.2.5 稀土發(fā)光的三基色原理 94
6.3 燈用稀土發(fā)光材料 94
6.3.1 氣體放電和氣體放電光源 95
6.3.2 稀土發(fā)光材料在氣體放電光源
領(lǐng)域的應(yīng)用 95
6.3.3 低壓汞燈 95
6.3.4 高壓汞燈 96
6.4 長(zhǎng)余輝發(fā)光材料 96
6.5 稀土發(fā)光材料的應(yīng)用 98
6.5.1 稀土發(fā)光材料的制備方法 99
6.5.2 稀土發(fā)光材料的主要應(yīng)用 99
6.6 基于無機(jī)稀土納米探針的無背景
熒光生物檢測(cè)[3] 100
思考題6 101
參考文獻(xiàn) 101
第7章 色度學(xué) 102
7.1 色度學(xué)基礎(chǔ) 102
7.1.1 顏色的基本性質(zhì) 102
7.1.2 顏色的交互作用和顏色恒常性 103
7.1.3 顏色的混合 104
7.2 顏色匹配和標(biāo)定 106
7.2.1 顏色匹配和顏色方程 106
7.2.2 顏色相加原理 108
7.2.3 顏色的標(biāo)定 109
7.3 固體發(fā)光的顏色表示 112
7.4 輻射度量學(xué)和光度學(xué)基礎(chǔ) 113
7.4.1 概覽 113
7.4.2 輻射度量學(xué)物理量 114
7.4.3 光度學(xué)物理量 115
7.4.4 視見函數(shù) 116
思考題7 116
參考文獻(xiàn) 117
第8章 分立發(fā)光中心發(fā)光 118
8.1 分立發(fā)光中心概述 118
8.1.1 發(fā)光中心的概念 118
8.1.2 分立發(fā)光中心 118
8.1.3 分立發(fā)光中心的分類 118
8.1.4 復(fù)合發(fā)光中心 120
8.2 晶體場(chǎng) 120
8.3 稀土離子發(fā)光 122
8.3.1 躍遷的選擇定則 124
8.3.2 稀土離子的4f→4f躍遷
（4f n組態(tài)內(nèi)躍遷） 124
8.3.3 Eu3+稀土熒光粉的激發(fā) 125
8.3.4 稀土離子的5d→4f躍遷發(fā)光 126
8.4 具有3d電子的離子發(fā)光 130
8.4.1 Oh晶場(chǎng)對(duì)3d電子的影響 131
8.4.2 受晶場(chǎng)影響較大的分立發(fā)光中心
的發(fā)光 133
8.5 電子云膨脹效應(yīng)[1] 133
8.6 色心[2] 135
思考題8 136
參考文獻(xiàn) 137
第9章 能量傳遞與輸運(yùn) 138
9.1 能量傳輸?shù)默F(xiàn)象 138
9.2 能量傳輸?shù)亩x與傳輸途徑[1] 139
9.2.1 能量傳輸?shù)亩x 139
9.2.2 固態(tài)基質(zhì)中能量傳輸?shù)耐緩?139
9.2.3 共振能量傳遞的模型 139
9.2.4 共振能量傳遞的光譜特征 142
9.2.5 同核離子間的能量傳遞 143
9.2.6 交叉弛豫 144
思考題9 146
參考文獻(xiàn) 146
第10章 光致發(fā)光 147
10.1 發(fā)光概念及內(nèi)涵 147
10.2 光致發(fā)光的主要特征及一般規(guī)律 147
10.2.1 吸收光譜 147
10.2.2 反射光譜 147
10.2.3 激發(fā)光譜 148
10.2.4 發(fā)射光譜 148
10.2.5 能量傳遞 149
10.2.6 發(fā)光和淬滅 150
10.2.7 斯托克斯定律和反斯托克斯
發(fā)光 150
10.2.8 發(fā)光效率 151
10.2.9 發(fā)光的衰減 153
10.2.10 熱致釋光與紅外釋光 153
10.3 多孔硅發(fā)光 154
10.3.1 多孔硅的制備 154
10.3.2 多孔硅的光致發(fā)光 155
10.3.3 多孔硅的光致發(fā)光機(jī)理 158
10.3.4 多孔硅的電致發(fā)光 159
10.3.5 多孔硅的應(yīng)用與展望 159
10.4 延遲熒光 160
10.4.1 有機(jī)材料的熒光與磷光 160
10.4.2 延遲發(fā)光概述 161
10.4.3 激基締合物和激基復(fù)合物發(fā)光 163
10.5 聚集誘導(dǎo)發(fā)光 165
10.5.1 聚集誘導(dǎo)發(fā)光概述 165
10.5.2 聚集誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)的機(jī)理
研究 165
10.5.3 聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料的設(shè)計(jì) 166
10.5.4 聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料的研究
進(jìn)展 166
10.5.5 聚集誘導(dǎo)發(fā)光的展望 167
思考題10 167
參考文獻(xiàn) 168
第11章 電致發(fā)光 169
11.1 電致發(fā)光器件 169
11.1.1 全固態(tài)的電致發(fā)光顯示器 169
11.1.2 電致發(fā)光的分類 169
11.1.3 無機(jī)薄膜型電致發(fā)光 170
11.1.4 各種構(gòu)成材料 171
11.1.5 ELD的用途 172
11.1.6 TFEL器件最新進(jìn)展 172
11.1.7 無機(jī)TFEL研究的一般方法 173
11.2 有機(jī)電致發(fā)光 173
11.2.1 OLED發(fā)展歷程 173
11.2.2 OLED的分類 173
11.2.3 小分子OLED的結(jié)構(gòu)、發(fā)光原理
與材料 174
11.2.4 PELD的結(jié)構(gòu)、發(fā)光原理
及材料 181
11.2.5 OLED的一般研究方法 183
11.3 LB膜技術(shù) 185
11.3.1 LB膜的歷史 186
11.3.2 LB膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 186
11.3.3 LB膜技術(shù)的缺點(diǎn) 187
11.4 器件的封裝 187
11.5 有機(jī)電致發(fā)光器件特性 190
11.5.1 發(fā)射光譜 190
11.5.2 全色顯示的方法 191
11.5.3 影響器件失效與壽命的因素 191
11.5.4 OLED的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用前景和
展望 192
11.6 有機(jī)電致發(fā)光基礎(chǔ) 192
11.6.1 激發(fā)態(tài)的多重態(tài)（多線態(tài)） 193
11.6.2 激發(fā)態(tài)的能量 193
11.6.3 輻射躍遷 193
11.6.4 無輻射躍遷 193
11.6.5 吸收和輻射之間的相關(guān)性 194
11.6.6 躍遷選擇規(guī)則 195
11.6.7 吸收和輻射躍遷引起分子偶極矩
的改變 195
11.6.8 夫蘭克?康登原理 196
11.6.9 影響無輻射躍遷的因素 196
11.6.10 激發(fā)態(tài)能量轉(zhuǎn)移 196
11.6.11 光致電子轉(zhuǎn)移概念 198
11.7 量子點(diǎn)發(fā)光 200
11.7.1 量子點(diǎn)的概念 200
11.7.2 制備方法 201
11.7.3 類型劃分 202
11.7.4 主要性質(zhì) 202
11.7.5 物理效應(yīng) 203
11.7.6 應(yīng)用前景 204
思考題11 207
參考文獻(xiàn) 208
第12章 激光器發(fā)光原理 209
12.1 本章概述 209
12.2 激光的發(fā)展與現(xiàn)狀 209
12.3 激光的原理、特性和應(yīng)用 211
12.3.1 玻爾假說與粒子數(shù)正常分布 211
12.3.2 自發(fā)輻射、受激輻射和受激
吸收[2] 213
12.3.3 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)與光放大 216
12.3.4 激光器的基本結(jié)構(gòu) 217
12.3.5 激活介質(zhì)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)與增益
系統(tǒng) 218
12.3.6 激活介質(zhì)的增益系數(shù) 219
12.3.7 諧振腔與閾值 219
12.3.8 幾種典型的激光器 223
12.3.9 激光的特性及應(yīng)用 227
思考題12 231
參考文獻(xiàn) 231
主要參考書目 232
書單推薦
