图1。1  材料固体发光的过程示意图

Fig。 1。1  Process of solid light emitting

1。2  稀土发光材料

1。2。1  稀土元素简介

“稀土”是一个古老的名词，可以追溯到18世纪末叶，由于当时认识有限，人们经常把不溶于水的物质称之为“土”；同时，他们还发现这种“土”非常的稀有，故而又称其为“稀土”。

稀土元素是17种特殊的元素的统称，即包括元素周期表中的15种镧系元素镧(57)、铈(58)、镨(59)、钕(60)、钷(61)、钐(62)、铕(63)、钆(64)、铽(65)、镝(66)、钬(67)、铒(68)、铥(69)、镱(70)、镥(71)和同属于第三副族的钪(21)和钇(39)。其电子层构型为1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f0-145s25p65d0-166s2。钪和钇的核外电子层构型分别为1s22s22p63s23p63d14s2和1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。这两种元素的化学性质与镧系元素的非常相似，因为它们的外层具有(n-1)d1ns2的电子结构，故将它们也归属于稀土元素。

稀土的特殊电子层结构决定了其独有的光谱性质。4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁使其可以发射各种波长的电磁辐射。以钨酸盐为基质的稀土发光材料是发光材料中的一个分支。

1。2。2  稀土离子的发光特性

稀土离子的特点是具有未填充满的4f壳层。外部5s25p6轨道的屏蔽作用导致基质晶体场对于4Fn电子的作用非常小，引起的能力劈裂也就相当少[2]。但是由于该壳层的电子轨道波函数在很小的局域内，电子的库伦作用很强。另外4f电子本身的轨道角动量和自旋角动量都不等于零，会产生磁矩和磁矩间的相互作用继而导致磁场叠加，最终使得自旋轨道耦合。4f电子轨道角动量的空间取向有7种，自旋角动量的取向有2种，总共有14个独立的状态。N个不可分辨的电子占据14个各异的状态，这些能量状态分布主要取决于这些电子间的自旋轨道作用和库伦作用[3,4]。

稀土元素独特的电子结构造就了其特殊的发光特性：

(1)复杂的电子能级使这类稀土化合物材料拥有多种荧光特性。稀土离子的4f电子可以在7个4f轨道之间任意分布[5]。

(2) 稀土元素的4f层受到外层5s和5p轨道的有效屏蔽作用。

(3) 荧光寿命较长。稀土元素的4f层自发跃迁的比率非常之小。

(4) 吸收激发能量的能力强，使能量的转换率大幅提高。

(5) 物理化学性质稳定，承受大功率电子束、强紫外光以及高能辐射的能力大。

1。3  稀土发光材料的分类及用途

1。3。1  稀土发光材料的种类

发光材料的发光方式可大致分为几种类型：光致发光材料、电致发光材料、阴极射线发光材料、化学发光和生物发光等。在这17中稀土元素之中，Y3+、La3+和Lu3+这三个离子的电子构型非常稳定，同时也不能发光，故可用作发光材料[6-8]，大多数为稀土离子激活发光材料。根据基质材料的不同，又可细分为两种：一是以稀土化合物作为基质；二是以非稀土化合物作为基质。

1。3。2  稀土发光材料的应用论文网

稀土发光材料具有转化率高、可发射光谱范围宽、物化性质稳定等优点，其研究和应用主要涉及照明、荧光材料、电子显示以及辐射场的探测等方面。

(1) 照明显示的应用

稀土发光材料具有发光效率高、热猝温度高、承受辐射性能好等特点，故可用于节能照明使用[9]。电子显示方面，稀土荧光响应快，量子效率高及密度大，稀土发光材已经从照明领域发展到科技界。

(2) 在生物医学分析检测中的应用

利用稀土的荧光性能，可将稀土发光材料运用于生物医学中的分析检测上。