近紅外光激勵長余輝熒光粉的光存儲性能和機(jī)理研究.pdf

1、長余輝材料是一類非常重要并且有用的熒光材料。一些長余輝材料可以被太陽光激發(fā)，因而能在白天存儲太陽光能量到夜間以發(fā)光的形式緩慢釋放出所存儲的能量，在弱光照明、安全指示等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。有研究發(fā)現(xiàn)一些長余輝材料中也可觀察到光激勵長余輝現(xiàn)象。光激勵長余輝發(fā)光是用較長波長的光來激發(fā)已被高能光子激發(fā)過的材料產(chǎn)生長余輝的現(xiàn)象。利用這種現(xiàn)象，可以進(jìn)行文字和圖像的記憶存儲，使得長余輝材料的應(yīng)用從弱光照明、安全指示等擴(kuò)展到光信息存儲和高能射線探測等

2、領(lǐng)域。光激勵長余輝材料與傳統(tǒng)的光激勵存儲熒光材料的不同在于當(dāng)光激勵光消失時，后者的激發(fā)隨之消失，而前者的發(fā)光仍以長余輝的形式存在。這一優(yōu)勢使得光激勵長余輝材料在新型存儲器件的制備、高能射線探測以及影像存儲等方面取代傳統(tǒng)的光激勵發(fā)光材料成為可能。近年來關(guān)于新型長余輝發(fā)光材料的光激勵發(fā)光性能研究逐漸成為研究熱點(diǎn)。本論文采用高溫固相反應(yīng)法制備了綠色長余輝材料SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+(SED);SrAl2O4∶Eu2+，Bi3+(SE

3、B)與紅色長余輝材料ZnGa2O4∶Cr3+(ZGC)。系統(tǒng)分析了三種長余輝材料的晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能，著重討論了三種長余輝材料的光激勵長余輝發(fā)光性能并采用導(dǎo)帶復(fù)合發(fā)光能帶模型對三種長余輝材料的發(fā)光機(jī)理做出了解釋。主要研究內(nèi)容如下:
　　1)采用高溫固相法合成了SED綠色長余輝熒光粉。X射線衍射結(jié)果表明樣品為單斜晶體。實(shí)驗(yàn)測得樣品的激發(fā)峰位于360nm，源于晶體中Eu2+的4f7→4f65d能級躍遷。在紫外光輻照下樣品發(fā)射明亮的綠光

4、，發(fā)射峰位于515nm。余輝激發(fā)譜的測試結(jié)果表明樣品的余輝激發(fā)峰位于430nm，與熒光光譜激發(fā)峰有明顯的區(qū)別。余輝衰減曲線顯示樣品的余輝時間超過1h，余輝譜峰位于515nm處。熱釋光實(shí)驗(yàn)測得樣品存在兩個熱釋光峰，淺陷阱峰位于85℃處，深陷阱溫度高于400℃。用熱釋光光譜測試被用來從微觀上解釋SED的光激勵長余輝發(fā)光現(xiàn)象。光激勵發(fā)光測試顯示樣品的光激勵發(fā)光激發(fā)峰位于760nm處。樣品存在非常明顯的光激勵發(fā)光現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)測試了樣品的最佳信息寫

5、入與讀出波長分別為430nm與760nm。
　　2)采用高溫固相法合成了SEB綠色長余輝熒光粉，研究了過渡金屬Bi摻雜對樣品余輝性能和光激勵發(fā)光性能的影響。熒光光譜實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明合成樣品的激發(fā)光譜半峰寬為300～420nm，明顯寬于SED樣品。曲線在200～250nm區(qū)間出現(xiàn)了一個小的吸收峰，經(jīng)驗(yàn)證與Bi3+摻雜有關(guān)。在SrAl2O4∶Bi3+樣品中測得了Bi3+在355nm處的發(fā)射峰。樣品的余輝衰減曲線表明SEB樣品存在綠色長

6、余輝。熱釋光測試結(jié)果驗(yàn)證樣品的長余輝性能，熱釋峰位于92℃。光激勵發(fā)光測試結(jié)果顯示SEB存在微弱的光激勵發(fā)光現(xiàn)象，較之SED熒光的光激勵發(fā)光現(xiàn)象明顯減弱。這是由于晶體內(nèi)部的Bi3+在晶體內(nèi)部的紫外特征發(fā)射阻礙了導(dǎo)帶電子被陷阱能級俘獲的幾率。
　　3)采用高溫固相法合成了近紅外長余輝材料ZGC。X射線衍射結(jié)果表明樣品為立方晶體。樣品存在256nm，300nm，407nm，545nm四個激發(fā)峰，其中256nm，300nm對應(yīng)于Ga-O

7、鍵之間的電荷遷移躍遷，407nm對應(yīng)Cr3+的2A2→4T1能級躍遷，545nm對應(yīng)Cr3+的2A2→4T2能級躍遷。發(fā)射峰位于687nm處，對應(yīng)Cr3+的2E→2A2能級躍遷。余輝性能測試表明樣品余輝時間超過20min，余輝峰位于700nm左右對應(yīng)于Cr3+的2E→2A2能級躍遷。熱釋光測試顯示樣品存在2個明顯的熱釋峰分別位于134℃和254℃?？梢杂枚喾甯咚购瘮?shù)進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果顯示出3個熱釋峰分別為123℃、161℃、254℃。光