Введение в люминесценцию твердого тела

1.

Введение в
люминесценцию
твердого тела
Люминесценция твердого тела - это интригующее и быстро
развивающееся научное поле, исследующее свечение материалов
при воздействии различных видов энергии. Это явление находит
широкое применение в современных технологиях, от дисплеев и
светодиодов до медицинских диагностических методов и космических
разработок. В данном разделе мы познакомимся с основами
люминесценции, ее механизмами и типами, а также рассмотрим
перспективные направления развития этой увлекательной области
физики.
aa
by anna Annet

2.

Механизмы возникновения
люминесценции
1
Электронное возбуждение
2
Рекомбинация зарядов
Когда электроны в материале
Движение и рекомбинация
поглощают энергию из внешнего
положительных и отрицательных
источника, например, света или
зарядов (дырок и электронов) в
электрического поля, они переходят
материале также может приводить к
на более высокие энергетические
излучению фотонов и,
уровни. При возвращении на
следовательно, к люминесценции.
исходные уровни избыточная энергия
Этот механизм играет ключевую роль
высвобождается в виде фотонов,
во многих светоизлучающих
вызывая люминесцентное свечение.
устройствах, таких как светодиоды и
плазменные панели.
3
Энергетические переходы
Переходы между различными энергетическими уровнями атомов и молекул,
вызванные поглощением или высвобождением энергии, являются еще одним
механизмом возникновения люминесценции. Эти переходы могут быть
стимулированы фотонами, электронами, ионами или другими частицами.

3.

Типы люминесценции в твердых
телах
Фотолюминесценция
Катодолюминесценц
ия
Электролюминесцен
ция
поглощении материалом
Возбуждается
Возникает при
света (фотонов) и
падающими на вещество
прохождении
последующем испускании
электронами,
электрического тока через
света той же или другой
ускоренными в сильном
материал. Используется в
длины волны. Этот
электрическом поле.
светодиодах,
процесс используется в
Применяется в
электролюминесцентных
люминесцентных лампах,
электронно-лучевых
панелях и других
светодиодах и дисплеях.
трубках, плазменных
электрических
панелях и некоторых
осветительных приборах.
Возникает при
типах дисплеев.

4.

Люминофоры и их применение
Медицина
Освещение
Люминесцентные материалы находят
Люминофоры лежат в основе
широкое применение в медицинской
энергоэффективных источников света,
диагностике и терапии. Они
таких как флуоресцентные лампы,
используются для визуализации
светодиоды и электролюминесцентные
опухолей, мониторинга клеточной
панели. Они позволяют создавать
активности и доставки лекарственных
компактные, долговечные и
средств.
экологически чистые решения для
освещения.
Дисплеи
Маркировка и безопасность
Благодаря способности
Люминесцентные материалы
люминесцентных материалов
используются для создания светящихся
преобразовывать электрическую
в темноте покрытий, индикаторов,
энергию в свет, они являются ключевым
краски и других специализированных
компонентом современных дисплейных
продуктов, повышающих безопасность
технологий, включая ЖК-дисплеи,
и заметность.
плазменные панели и OLED-экраны.

5.

Квантовые эффекты в
люминесценции
Размерность
1
Когда размеры люминесцентных
материалов сокращаются до
наноскопического уровня,
2
Спиновые состояния
квантовые эфф екты становятся
Квантовые состояния
доминирующими и приводят к
электронных спинов в
уникальным оптическим
люминесцентных центрах могут
свойствам, таким как сдвиг в
влиять на процессы поглощения
спектрах излучения и
и испускания света, открывая
увеличение квантового выхода.
Энергетические уровни
Дискретные энергетические
уровни атомов и молекул в
люминесцентных материалах
определяют возможные
переходы и, следовательно,
возможности для создания
3
запоминающих устройств на
основе спиновой
люминесценции.

6.

Методы исследования
люминесценции
Спектроскопия
Микроскопия
Временное
разрешение
Криогенные
методы
Анализ спектров
Различные методы
поглощения и
микроскопии,
Техники с
Измерения
испускания
такие как
временным
люминесценции
люминесцентных
оптическая,
разрешением,
при низких
материалов
электронная и
включая
температурах
позволяет
сканирующая
импульсную
помогают
идентифицировать
зондовая
люминесценцию и
выявлять тонкие
химический
микроскопия,
время-
структурные и
состав,
используются для
коррелированный
энергетические
определять
визуализации и
счет фотонов,
особенности
энергетические
изучения
позволяют
люминесцентных
уровни и изучать
пространственного
исследовать
центров, а также
динамику
распределения
динамику
изучать динамику
возбужденных
люминесцентных
возбуждения и
электронных и
состояний.
центров в
релаксации
спиновых
материалах.
люминесцентных
процессов.
систем в
наносекундном и
пикосекундном

7.

Перспективы развития технологий
люминесценции
Энергоэффективнос
ть
Биомедицинские
приложения
Квантовые
технологии
Разработка новых
Использование
Манипулирование
высокоэф ф ективных
люминесцентных меток и
квантовыми свойствами
люминесцентных
зондов открывает
люминесцентных систем,
материалов и устройств
широкие возможности
такими как запутанность
будет способствовать
для развития
и когерентность, может
снижению
биоимиджинга,
привести к созданию
энергопотребления и
мониторинга
инновационных
вредных выбросов, что
биологических
квантовых устройств для
особенно важно для
процессов, целевой
вычислений, связи и
решения глобальных
доставки лекарств и
сенсорики.
проблем, связанных с
ранней диагностики
экологией и устойчивым
заболеваний.
развитием.

8.

Заключение и выводы
Люминесценция твердого тела представляет собой захватывающую область исследований,
которая лежит в основе множества современных технологий. От энергоэф ф ективного
освещения и ярких дисплеев до продвинутых медицинских диагностических методов и
квантовых вычислений - достижения в понимании и управлении люминесцентными
явлениями открывают новые горизонты для науки и техники. По мере развития этой области
мы ожидаем дальнейшие инновации, которые будут способствовать улучшению качества
жизни и устойчивому развитию нашего общества.