SrS:Eu与SrS:Eu,Sm中电子陷阱与光存储研究

对SrS:Eu和SrS:Eu,Sm激发初始阶段的荧光上升过程和余辉进行了研究,并进一步考证其中 电子陷阱的属性.通过两种样品和两个阶段的比较,对陷阱数量和深度的变化、量子效率以 及电子俘获和释放、复合过程进行了分析,发现Sm离子并不影响陷阱的数量.利用吸收光谱 方法研究了SrS:Eu,Sm中电子由陷阱能级向导带的跃迁.通过陷阱饱和-倒空吸收谱差,即激 励吸收谱及其强度随Eu,Sm浓度的变化,探讨了掺杂浓度对陷阱浓度和光存储饱和量的影响. 结果表明Sm离子的作用是使陷阱能级加深从而能稳定地储存电子.通过激励吸收谱峰值强度 可确切地比较光存储材料在这方面的性能,并与光激励谱的测量方法作了对照. 关键词： 电子陷阱 光存储 电子俘获 光激励发光     

CaS∶Eu,Sm光存储材料的光谱特性

CaS∶Eu, Sm是一种典型的电子俘获型光存储材料,文章采用湿法在还原气氛中制备了CaS∶Eu, Sm粉末样品。测量了这种光存储材料的XRD、激发光谱、发射光谱、光激励发光光谱、热释光谱以及光激励发光衰减曲线。XRD结果表明样品在1 050 ℃晶格已经形成。光谱测试结果说明紫外光可激发该材料,作为信息写入光源。样品被紫外光源饱和激发后,用980 nm红外激光激励,发射出峰值位于635 nm的红光。光激励发光起初衰减较快,随后有一个较长的平缓期。且样品具有合适深度的陷阱能级,能够稳定存储信息。对CaS∶Eu, Sm的光存储机理进行了探讨。     

用吸收差谱研究电子俘获材料的光激励发光

以SrS:Eu, Sm为例说明可以利用电子俘获材料在光激发前后的吸收谱的差别来获取电子俘获材料光激励发光的信息。电子俘获材料在激发后的吸收光谱同时包含了不同陷阱(杂质)对光激励的吸收情况。因此激发前后的吸收光谱差(吸收差谱)除了能给出与光激励谱相同的信息外,还包含空穴陷阱的激励,光存储总量等信息,因此有助于更全面地了解材料的光激励发光过程。     

高亮度蓝绿色长余辉材料Ba_4(Si_3O_8)_2:Eu~(2+),Pr~(3+)的发光性能及其余辉机理研究

通过高温固相法在还原气体保护下合成Ba4(Si3O8)2:Eu2+,Pr3+样品及一系列参比样品.分别利用两种模式测得光致发光与余辉光谱.结果显示:光致发光与余辉的发光中心均是Eu2+离子;共掺Pr3+在基质中引入新的俘获载流子的缺陷.热释光与余辉衰减测试表明,与单掺Eu2+所形成的陷阱深度相比,共掺Pr3+导致余辉强度增强是归因于:在浅陷阱区(T1区)的陷阱深度变得更浅.而余辉时间增长是归因于:在深陷阱区(T2区)深陷阱密度大幅度减少.同时发现在不同激发波长下激发,余辉机理中的激发路径归结于以下两种过程.其一:268 nm激发时,是基质中的电子被直接激发至陷阱.其二:330 nm或365 nm激发时,电子从Eu2+基态激发至激发态.随后部分电子通过导带运输被陷阱中心所俘获.因此,余辉强度的不同归结为以上两种载流子俘获路径的不同.     

SrS:Eu,Sm荧光粉的制备及性能表征

制备了用于宽频谱红外上转换的SrS:Eu,Sm荧光粉.XRD分析表明,在1 100℃,灼烧1 h获得的SrS:Eu,Sm样品较理想,为SrS的面心立方结构;激发光谱表明,样品可被紫外和可见光有效激发;样品的荧光发射光谱由4个发射峰组成,峰值分别位于567,589,602和648 nm.红外上转换发光光谱是峰值位于595nm附近的宽带谱,样品的红外响应范围主要位于800～1 400 nm.     

电子俘获材料CaS∶Eu,Sm光谱特性研究

研究了电子俘获材料CaS∶Eu,Sm多晶粉末的紫外-可见-红外吸收光谱及红外激励光谱.研究结果表明,CaS∶Eu,Sm中主激活剂Eu和辅助激活剂Sm分别以Eu2+离子和Sm3+离子的形式存在；ETM的吸收差谱及红外激励光谱所反映的光谱特性是不同的.紫外-可见光区的吸收差谱给出了ETM光谱存储灵敏度的信息,而红外光谱区的吸收差谱给出了ETM所俘获电子数量的信息及电子陷阱能级的特征（深度和宽度）信息.红外激励光谱则反映了ETM将不同波长的红外激励光的能量转换为特定波长处的红外辐射光能量的光谱转换灵敏度.二者结合起来可以更完整地描述ETM的光谱特性.     

电子俘获材料CaS∶Eu,Sm光谱特性研究

研究了电子俘获材料CaS∶Eu,Sm多晶粉末的紫外-可见-红外吸收光谱及红外激励光谱.研究结果表明,CaS∶Eu,Sm中主激活剂Eu和辅助激活剂Sm分别以Eu2 离子和Sm3 离子的形式存在;ETM的吸收差谱及红外激励光谱所反映的光谱特性是不同的.紫外-可见光区的吸收差谱给出了ETM光谱存储灵敏度的信息,而红外光谱区的吸收差谱给出了ETM所俘获电子数量的信息及电子陷阱能级的特征(深度和宽度)信息.红外激励光谱则反映了ETM将不同波长的红外激励光的能量转换为特定波长处的红外辐射光能量的光谱转换灵敏度.二者结合起来可以更完整地描述ETM的光谱特性.     

存储型上转换发光材料CaS∶Eu,Sm的发光机理研究

采用低温燃烧合成(LCS)法制备了存储型上转换发光材料CaS∶Eu,Sm,并对其上转换发光机理进行了研究.研究表明:样品的激发光谱位于200～600nm之间,紫外或可见光均可有效地激发该材料来完成充能过程,且可见光激发占优势;样品的红外响应光谱范围为800～1600nm,由辅助激活离子Sm所形成的劈裂的深陷阱能级是该材料具有宽频谱红外转换特性的根本原因;样品的热释光谱高温峰值位于351.02℃,计算得到的陷阱能级深度为0.82eV,深度适中,利于激发能的储存和上转换发光的产生.     

电子俘获光存储材料BaLiF3:Eu2+的光激励发光及光存储性质研究

利用高温固相反应法制备了混晶状的BaLiF3:Eu2 样品.其紫外光激发的发射峰与光激励发光峰均在410 nm处,属于Eu2 的5d-4f跃迁发光.光激励峰位于660 nm,因而可以配用简单廉价的氦氖激光器.根据光谱特征给出了光激励发光的简单机理.测量了该材料光激励发光衰减性能,结果表明BaLiF3:Eu2 存储的信息可以方便地擦除掉.该材料具有优良的光激励发光特性,是一类很有发展前途的电子俘获光存储材料.     

存储型上转换发光材料CaS:Eu,Sm的发光机理研究

采用低温燃烧合成(LCS)法制备了存储型上转换发光材料CaS∶Eu,Sm,并对其上转换发光机理进行了研究。研究表明:样品的激发光谱位于200~600nm之间,紫外或可见光均可有效地激发该材料来完成充能过程,且可见光激发占优势;样品的红外响应光谱范围为800~1600nm,由辅助激活离子Sm所形成的劈裂的深陷阱能级是该材料具有宽频谱红外转换特性的根本原因;样品的热释光谱高温峰值位于351.02℃,计算得到的陷阱能级深度为0.82eV,深度适中,利于激发能的储存和上转换发光的产生。     

稀土掺杂碱土金属硫化物晶体中的载流子俘获中心

研究了典型红外激励发光材料XS:Ra,Sm(X=Sr,Ca;Ra=Ce,Eu)的激励发光过程中电子与空穴的俘获中心及其转移过程,通过激发前后的红外吸收光谱的差异及吸收差与光激励谱的细微结构说明,电子俘获中心并不是Sm³⁺离子,但与Sm³⁺离子处于相邻的空间位置关系,Sm³⁺离子在载流子俘获与复合的过程中也没有发生价态或数量的变化,进一步的EPR谱研究表明Eu²⁺离子的价态在激发前后也没有发生变化。与共价性强的Ⅲ-Ⅴ族半导体晶体不同的是,在这类离子性较强的晶体中,载流子被杂质所引起的晶格缺陷而非杂质本身俘获。在多种发光中心的情况下,不同的激发波长可以使空穴束缚在不同的发光中心附近,随后产生不同的光激励发光。     

绿色长余辉材料MgAl_2O_4∶Mn~(2+)的合成及其发光特性

采用高温固相法在1350℃下合成了Mn2+掺杂的MgAl2O4发光材料,利用X射线衍射对所合成样品的结构进行了表征。用209nm的紫外灯照射样品后,观察到来自Mn2+的4T1-6A1跃迁的绿色长余辉发光。发光的激发光谱表明:Mn2+-3d组态内存在一系列强的激发峰,分别在279,361,386,427,451nm,同时还有209nm处的Mn-O电荷迁移带,激发该吸收带会产生很强的绿色余辉。测量了余辉的衰减曲线及热释光谱,分析了Mn2+掺杂浓度对样品余辉性质的影响,给出了余辉产生的可能模型。     

电子俘获材料Eu,Sm∶CaS荧光特性的研究

研究了电子俘获材料Eu ,Sm∶CaS在室温下的荧光激发谱和荧光辐射谱。荧光激发谱由四个激发带构成 ,是由Eu2 + 的 4f7→ 4f55d跃迁和基质吸收所产生的。可见光激发下的荧光辐射谱是由一个极强的宽带和两个极弱的窄带构成 ,紫外光激发下的荧光辐射谱中不仅出现了以上三个辐射带 ,还出现了七个较强的窄带。这些荧光辐射带分别是由Eu2 + 的 4f65d → 4f7、Sm3 + 的 f→ f、Eu3 + 的 f→ f跃迁所产生的。研究还发现 ,当激剂浓度一定时 ,Eu2 + 的辐射带明显比Sm3 + 的辐射带强。     

CaS∶Eu,Sm及其在农用转光膜上的应用原理

利用稀土直接掺杂工艺合成了一种“常光充能”型电子陷获材料CaS∶Eu,Sm,它不仅具有CaS∶Eu无机发光材料的荧光光谱特性,而且具有红外升频转换特性,可将0.8～ 1.6μm的红外光直接转换为～672nm的红光、量子效率高达76%,是一种优于CaS∶Eu的光转换农膜添加剂.而共掺Eu2＋、Sm3＋和Cu＋的CaS荧光粉有望成为一种性能优于光转换农膜添加剂CaS∶Eu2＋,Cu＋、可人工模拟叶绿素吸收光谱的新型农用转光膜材料.     

Temporal Characteristics of Luminescencefrom Ultrashort-pulsed Infrared LaserStimulated Electron Trapping Materials

l.IntroductionElectrontrappingmaterials(ETMIs)areakindofinfraredstimulatedstoragephos-phors[lj.Thesephosphorscanstoreenergyafterexposuretovisibleorultravio1etlight.Beingsubeequentlystimu1atedbyinfraredIight,thestoredenergycanbereIeasedintheformofvisiblelight.Recently,thesematerialshaveshowninestimablepromiseforuseinopticalcomputingandopticalinformationprocessingbecauseoftheirgreatsensitivity,highspatialresolution,largelineardynamicrangeandhighsignal-to-nosie-ratio(SNR)[z~ej.Inreal-timeinfo…     

Excitation-energy transfer in infrared -stimulable CaS doubly doped with Eu and Sm

The photoluminescence emission (PLE) mapping and infrared-stimulated luminescence (ISL) spectra of CaS:Eu,Sm demonstrated that Eu is formed in Eu²⁺ as a luminescent centre, whereas Sm is formed in Sm³⁺ as an electron-trapping centre by replacing Ca²⁺ in the CaS host lattice. It was found that electron trapping occurred in the photoluminescence excitation (PLX) process. A series of concentrations of Eu with a fixed Sm concentration and a series of concentrations of Sm with a fixed Eu concentration in doubly doped CaS:Eu,Sm were studied by the time-related PLE of Eu²⁺ in the PLX process. According to the electronic energy level(s) of Eu²⁺ and Sm³⁺, excitation-energy transfer is realized by translocation of excited electrons from Eu²⁺ to Sm³⁺, causing simultaneous ionization of Eu²⁺ (leaving Eu³⁺) and capture of excited electrons at Sm³⁺ (forming Sm²⁺). ISL is then produced due to the energy released from recombination of de-trapped electrons from the occupied electron-trapping sites (Sm²⁺) and the previously ionized luminescent centres (Eu³⁺) under infrared irradiation. PACS 78.55.-m; 78.45.+h; 78.55.Et