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1.2 发光原理
1.2.1 物质发光概述
物质的发光现象大抵可以分为两种[4]：一种是物质受到外界的激发吸收能量从基态跃迁至激发态然后又返回到基态的过程中，通过光的形式释放出能量；另一种是物质受热产生热辐射而发光。针对我们研究的前一种发光现象，物体受到带电粒子或者光子等的激发时，物体就会发生能量的吸收、存储、传递和转换的过程。物体的发光是一个物理过程，即激发的能量转换为可见光区的电磁辐射。虽然发光是一个宏观现象，但是它与能带结构、能量传递、晶体内部的缺陷结构、载流子迁移等微观性质和过程都紧密相关。
1.2.2 发光材料的分类
对于固体发光材料而言，发光材料主要包括无机材料和有机材料两大类。高纯稀土氧化物Eu2O3、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Tb4O7等制成的各种荧光体，广泛应用于彩色电视机、彩色和黑白大屏幕投影电视、航空显示器、X射线增感屏,以及用于制作各种灯用荧光粉、超短余辉材料等。
半导体发光材料有ZnS、ZnSe、CdS和GaN、GaP、GaAlAs、GaAs1-xPx等。主要用于制作各种大中型数字符号、数字显示钟、图案显示器、X射线图像增强屏和长寿命各色发光二极管、数码管等。因显示响应速度快，可见光发光二极管广泛应用于仪表、计算机，年产量成倍增长，不断取代其他显示器件
在发光过程中，需要有一个发光物质从外界吸收能量引起内部的激发，经过调整之后发射出能够反映这个物质的光。物质的发光过程大抵相同，但是吸收的能力来源各不相同。
表1.1 发光材料的分类
材料名称 激发方式
光致发光（photoluminescence） 光的照射
电致发光（electricluminescence） 气体放电或固体受电作用
阴极射线发光（cathodluminescence） 高能电子束轰击
放射线发光（radiation luminescence） 核辐射的照射
X射线发光（X-ray luminescence） X射线照射
摩擦发光（triboluminescence） 机械压力
化学发光（chemiluminescence） 化学反应
生物发光（biololuminescence） 生物过程
1.2.3 发光的主要过程
激发过程是发光现象的第一个物理过程，即发光材料从外界吸收能量后，将体内的粒子从基态激发到高能态。而发光材料受到激发，体内被激发到高能态的粒子并不稳定，又会从激发态跃迁至基态，释放能量。这些能量以光子的形式释放，这个从激发态跃迁回基态的过程便是辐射跃迁。从基态受激发到激发态再从激发态跃迁回基态这样一个过程循环往复便形成了激发能量的传输。能量传输在发光现象中占有重要的地位[5]。
并非所有发光材料所吸收的能量都能转化为光能量得到释放。更有些粒子受到激发在跃迁回基态时，讲激发能以热（晶格振动）的方式散发，使得晶格温度升高。这样一个过程是不会产生光子辐射输出的，即无辐射跃迁。这个跃迁过程是我们在研究时应当避免的。
表1.2 发光的主要过程
主要物理过程
激发过程 发光材料从外界吸收能量，将发光中心从基态激发到激发态
辐射跃迁过程 发光中心从激发态跃迁回基态，多余的能量以光子的形式释放
无辐射跃迁 发光中心从激发态跃迁回基态，多余的能量以晶格振动的形式释放到晶格中，导致材料温度的升高
能量传输过程 输入的激发能在基质与发光中心间、发光中心与发光中心间进行传递