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[讨论] 发光体在发光时,是在激发周围物质发出光子还是消耗自身材料?

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发表于 2025-4-5 18:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
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发表于 2025-4-5 18:12 | 显示全部楼层
课题组主要是做OLED的,虽然答主搞的是晶体管,好歹知道一点,简单说一下。希望有专门搞发光的童鞋来认真回答。另外下面说的发光体系都是有机活性层,和无机材料差异比较大。
发光材料自身不会发光,要么通过光激发,要么就是电激发(另外什么化学激发,热激发就不说了,比如燃烧过程)。所以就有了电致发光(EL)和光致发光(PL)两种主要发光模式。
1. 光致发光


光致发光发现较早,机理方面也比较简单,在光化学中,分子吸收一个能量合适的光子,从基态跃迁到激发态,处于激发态的分子要回到基态可以通过多种方式,包括辐射跃迁,无辐射跃迁,能量转移,淬灭等等。其中辐射跃迁就是指发光,分子由激发态回到基态,发出一个光子。辐射跃迁可以分成荧光和磷光。荧光和磷光在最早是按照衰退时间来划分的,但实际上它们的机理有很大的区别。
荧光:当分子吸收入射光的能量后,其中的电子从基态跃迁至具有单线态的激发态。处于激发态的电子经由非常快的内转换过程无辐射跃迁至能量稍低单线态激发态,紧接着,以发光的方式释放出能量回到基态 ,这一过程时间很短()。

磷光:开始的过程和荧光一样,到了后,电子没有以发光的形式回到基态,而是从经系间窜越(intersystem crossing)过程无辐射跃迁至能量较低的三线态的激发态,再经由内转换过程无辐射跃迁至能量更低的激发态,然后以发光的方式释放出能量而回到基态。由于激发态和基态具有不同的自旋多重度,在量子力学上它是被跃迁选择规则禁阻的,从而需要很长的时间来完成这个过程;当停止入射光后,物质中还有相当数量的电子继续保持在上并持续发光直到所有的电子回到基态。
总结一下就是,光致发光中,其实是激发态的电子通过辐射跃迁的模式放出能量,回到基态。
2. 电致发光


电致发光就是在一个有机半导体的活性层两边,分别注入电子和空穴,电子在LUMO能级中移动传输,空穴在HUMO能级中运动,在中间的活性层中,电子和空穴发生复合,产生激子,生成的激子再通过类似于上面光致发光的原理释放能量。
另外要说明的是,电致发光中有25%的能量变成单线态的激子,75%的能量则是三线态激子。这就意味着,荧光的内部两字效率最高就是25%,外部量子效率更低。相比之下,磷光具有很大的优势,通过系间窜越将单线态激子转变成三线态分子,可以实现100%的内部量子效率。
总结,电致发光中,是通过激子的辐射跃迁放出能量来实现发光的。
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发表于 2025-4-5 18:13 | 显示全部楼层
发光,是个好问题
发光的情况可多呢,因为光其实就是电磁波辐射嘛
发光不光是可见光,总的来说有:
热辐射发光,这个只要有高于绝对零度以上温度的物体都在发,一直在发没完没了,这个在热辐射探测上应用较多,而且我们感受的太阳光就是它的热辐射;
原子、分子内部的各种各样的能级跃迁发出光子,这个种类就可多啦,上面答案说的日光灯管属于光致激发使原子能级跃迁经由荧光机制发光,如果温度够高便是热致的原子跃迁,但情况较少,原子除轨道能级本身,还有解除简并态后的一些分裂能级,以及精细结构、超精细结构,不同种类的结构可以产生不一样的光,应用在多个领域;分子跃迁大多是光致和热致(碰撞属于热致),分子能级目前看来有电子能级、分子转动能级、分子振动能级以及超精细结构,这在化学分子光谱认证、远红外及射电天文中应用较广;另外还有电致发光,了解的不多,不知道阴极放电产生X射线算不算

原子核、基本粒子间相互作用发光,从熟悉的聚变裂变衰变到高大上的基本粒子相互作用,光都是要发的,我们现在赖以生存的太阳光大多就是经聚变发的光和热加热太阳后产生热辐射引起的;这个范畴下还包括粒子的运动及动力发光:如(逆)康普顿散射,说白了就是电子和光子碰撞,碰后会发不一样的光喔;軔致辐射,带电粒子减速的时候就会发光,比如碰撞什么的就会导致其减速;同步辐射,高能带电粒子在加速度方向变化时产生的光;

化学发光(如燃烧的火、溶解等等),这个种类也可多啦,生活中应用广泛,大家都知道火嘛。但注意不是所有的火都是化学发光,天然气炉子发的火光那是化学发光,电火花却不是,而是电介质在电压作用下的电和热过程实现的(具体怎样请知道的专家解释一下);另外我觉得生物发光也属于化学发光的范畴,那都是一些生物酶的作用比如萤火虫什么的;

宇宙大爆炸发光,这个光怎么来的我也不知道;
还有什么没说到的别的知友快快补充~
发光其实就是能量以光的形式释放出来,比如磁场能、核能、量子场能、电场能、各种力的势能和机械能(从微观的的晶体结构到宏观的引力结构,这就包括了我们所说的内能,说“各种”只是为了一劳永逸,不是很严谨请见谅啊),除了发光,物体还以通过其他种类的波、热传递来释放能量。题主可以根据具体问题具体分析,某一个过程能够发光的机制常常是多样的
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发表于 2025-4-5 18:14 | 显示全部楼层
分情况,像激光器,节能灯管这个样的发光体需要激发相关物质发光,但是像萤火虫和白炽灯就其本体物质在发光。总之产生物质的电子能级跃迁,发生能量的释放即可
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