背景光作用下SrAl2O4-(Eu2+,Dy3+)長(zhǎng)余輝材料的上轉(zhuǎn)換特性研究.pdf

1、SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)因其余輝時(shí)間長(zhǎng)、發(fā)光效果好等優(yōu)點(diǎn)已在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。研究表明，長(zhǎng)余輝發(fā)光材料不僅具有長(zhǎng)余輝特性，還具有力致發(fā)光和光激勵(lì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性。利用光激勵(lì)發(fā)光特性，圖片和文字可以被記憶存儲(chǔ)，還可探測(cè)高能射線。到目前為止，長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的光激勵(lì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理普遍認(rèn)為是長(zhǎng)波光子激發(fā)材料，將其深能級(jí)上俘獲的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，隨后又被發(fā)光中心（通常是Eu2+或Eu3+）所捕獲，進(jìn)而發(fā)射短波長(zhǎng)的光。但是，直到現(xiàn)

2、在還沒(méi)確切弄清楚長(zhǎng)余輝發(fā)光材料帶隙中陷阱的準(zhǔn)確深度和分布位置。另一方面，長(zhǎng)余輝材料的光激勵(lì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間衰減，這也嚴(yán)重制約了它的實(shí)際應(yīng)用。
　　本文以上述問(wèn)題為切入點(diǎn)，通過(guò)傳統(tǒng)的高溫固相法制備了SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)長(zhǎng)余輝陶瓷材料，用XRD、SEM分別表征了其晶體結(jié)構(gòu)和形貌特征，分析了Eu2+、Dy3+在SrAl2O4基質(zhì)中所起的作用，探討了其長(zhǎng)余輝發(fā)光和光激勵(lì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性。并通過(guò)背景光輔助輻照方法，有效

3、解決了光激勵(lì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間衰減的缺點(diǎn)，同時(shí)大大提升了紅外輻射的轉(zhuǎn)換效率。
　　研究發(fā)現(xiàn)，SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)激發(fā)光譜中有兩個(gè)激發(fā)帶，其中一個(gè)激發(fā)帶的波長(zhǎng)比發(fā)射波長(zhǎng)短，我們稱為正常帶。另一個(gè)激發(fā)帶的波長(zhǎng)比發(fā)射波長(zhǎng)長(zhǎng)，或者說(shuō)激發(fā)光子能量比發(fā)射光子能量小，我們稱為異常帶。正常激發(fā)帶對(duì)應(yīng)電子從SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)價(jià)帶到 Dy3+陷阱能級(jí)的激發(fā)；異常帶對(duì)應(yīng)電子從陷阱能級(jí)到SrAl2O4:(Eu2+,

4、Dy3+)導(dǎo)帶的激發(fā)。摻雜濃度對(duì)SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)材料的紅外上轉(zhuǎn)換有明顯的影響。當(dāng)Eu2+濃度為2mol％，Dy3+濃度為3mol%時(shí)，材料的上轉(zhuǎn)換效果最佳。漫反射譜分析發(fā)現(xiàn)，SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)禁帶中存在一系列的吸收峰。
　　為解決SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)光激勵(lì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度衰減問(wèn)題，我們用476nm波長(zhǎng)的藍(lán)光作為背景光，觀察到了信號(hào)穩(wěn)定且強(qiáng)度明顯增強(qiáng)的光激勵(lì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光。即解決

5、了光激勵(lì)上轉(zhuǎn)換強(qiáng)度衰減的難題，同時(shí)大幅提升了轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)進(jìn)一步分析，我們認(rèn)為SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)在背景光激勵(lì)下存在的一種可能的能量傳遞模型，解釋了背景光激勵(lì)下材料呈現(xiàn)的增強(qiáng)型光激勵(lì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象?；谶@個(gè)模型，并結(jié)合SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)材料的激發(fā)譜計(jì)算了SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)材料的禁帶寬度，計(jì)算結(jié)果和通過(guò)漫反射光譜結(jié)合Kubelka-Munk方程計(jì)算得到材料的Eg非常接近，驗(yàn)證了該模