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.     

CaS∶Eu,Sm红外上转换薄膜光谱性能分析

为研究红外上转换材料CaS∶Eu,Sm的光谱性能,搭建了实验平台,对其荧光谱、红外激励发光谱(上转换发光谱)、红外激励谱、荧光余辉衰减曲线、红外激励发光衰减曲线进行了测试.实验结果表明:CaS∶Eu,Sm可被450~550nm的光激发,荧光激发波峰位于470nm,红外响应波段为800~1 600nm,红外激励波峰为1 200nm.     

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。     

SrS∶Eu,Sm光存储机理的研究

采用高温固相反应法在还原气氛下制备了SrS:Eu,Sm样品,利用荧光光谱仪测量了这种光存储材料的激发光谱和发射光谱.将样品用紫外灯(265 nm)照射激发饱和后,再用980 nm的红外激光器激励,利用荧光光谱仪测试得到了峰值位于599 nm的光激励发光光谱.此外还利用热释光谱仪测试了样品的热释光谱.探讨了SrS:Eu,Sm的光存储机理,认为引入的稀土离子在SrS的带隙中形成分裂能级.当用紫外光照射材料时,Eu的电子从基态被激发到激发态或基质材料的导带,其中一部分电子被辅助激活剂Sm的陷阱俘获,实现信息写入.当材料被与陷阱深度相当的红外光激励时,电子陷阱Sm2 俘获的电子才可能跃出俘获能级,与空穴在Eu的激发态和基态能级上复合,多余的能量以可见光的形式释放出来,实现信息读出.     

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.     

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。     

电子俘获材料的红外上转换效率

采用稀土直接掺杂工艺提高了电子俘获材料CaS:Eu,Sm和CaS:Ce,Sm的发光亮度和制备效率,并利用超短脉冲红外激光测试了它们的红外上转换效率.借助等离子体质谱技术检测了硫化助熔剂法和稀土直接掺杂工艺合成电子俘获材料中主要掺杂剂的化学计量比,分析了影响电子俘获材料上转换发光效率的主要因素.     

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。     

一类电子俘获型红外可激发材料的制备和光学性质

采用硫化助熔剂法(SFM)合成了具有红外上转换及光存储特性的稀土激活光子学材料CaS:Eu,Sm和CaS:Ce,Sm.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试了合成材料的物相结构和微观形貌,结果表明,合成材料具有单一相,相纯度在98.5%以上;采用CaCO₃制备的合成材料晶化程度更好,生成的晶粒更大.利用荧光光谱仪和分光光度计测量了合成材料的光学性质,结果表明,这类电子俘获材料在紫外线或短波长可见光有效激发下,能通过电子俘获实现光存储,并对近红外光有上转换作用.通过对合成材料及有关稀土元素原子结构分析,提出了两种新的稀土激活剂.     

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.     

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.     

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。     

宽频谱红外-可见转换材料CaS∶Ce,Sm的低温燃烧合成及表征

采用低温燃烧合成(LCS)法制备出宽频谱红外-可见转换材料CaS∶Ce, Sm,研究了稀土掺杂浓度对产物红外-可见转换发光性能的影响,并对样品进行了结构和性能表征。XRD分析表明样品为立方晶系CaS晶体结构。样品的激发光谱位于200～500 nm之间,紫外或可见光均可有效激发该材料完成“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800～1 600 nm,说明CaS∶Ce, Sm材料具有宽频谱红外-可见转换效应。样品的红外-可见转换发射光谱是位于450～650 nm的宽带谱,两毗邻发射峰位于513.4和572 nm,分别对应Ce3+的2T_2g(5d)→2F_5/2(4f)和2T_2g(5d)→2F_7/2(4f)跃迁。     

CaS·Cu+,Eu2+的光致发光及其在农业生产中的应用

研究了Cu+,Eu2+共激活的CaS的发光性质及激活剂浓度与荧光性质的关系.Cu+和Eu2+的发射光谱分别在430 nm附近及630 nm附近,它们是由Cu''Ca-Vs2+中心的离子发射和Eu2+的5d-4f跃迁发射产生的.实验结果表明,Cu+对Eu2+荧光发射有较强的敏化作用,Eu2+对Cu+发射峰值波长和强度也有显著影响;单掺Eu2+或Cu+的荧光粉是良好的农用薄膜红,蓝光转换剂,共掺Eu2+和Cu+的CaS荧光粉作光转换农膜添加剂可望人工模拟叶绿素的吸收光谱,使作物在植物最佳生长作用光谱环境中生长,促使作物早熟或提高作物产量.     

CaS:Eu,Sm荧光粉表面二氧化硅包覆对其光激励发光特性的影响(英文)

改进了CaS∶Eu,Sm荧光粉在实时剂量计系统中的稳定性和实用性。以不同体积的正硅酸乙酯作为前驱体,采用溶胶凝胶法对CaS∶Eu,Sm荧光粉进行表面包覆。分别使用荧光分光光度计和酸度计对荧光粉的发光特性和防水特性进行表征。实验结果显示当质量分数为5%时,包覆层能明显提高荧光粉的稳定性且不影响荧光粉的发光强度。从材料的光激励发光和剂量响应测试实验中可以得出材料的退火特性以及相应的辐射剂量值。以CaS∶Eu,Sm荧光粉为基础的辐射剂量测试系统显示在0.1～300 Gy范围内具有良好的线性关系。结果显示表面包覆层明显抑制光激励发光特性,而且随着辐射剂量的增加,这种影响愈来愈显著。最后,我们提出了以光激励发光技术为基础的辐射剂量在线测试改进系统。     

电子俘获型材料Sr_3SiO_5∶Eu~(2+),RE~(3+)(RE=Nd~(3+),Ho~(3+),La~(3+))的光激励和长余辉发光性能的研究

通过高温固相法制备出系列电子俘获型材料Sr3SiO5∶Eu2+,RE3+(RE=Nd3+,Ho3+,La3+),并对其光激励和长余辉性能进行了研究。经过紫外光源激发后,利用980nm激光照射时,表现出很强的上转换光激励信息读出响应,其归因于较深陷阱(438K)的存在,这种性能在Sr3SiO5∶Eu2+,La3+和Sr3SiO5∶Eu2+,Ho3+两种材料表现尤为明显。随后,对陷阱的深度和载流子浓度进行了研究,并分析产生光激励性能的原因。热释光光谱中电子俘获参数的计算是通过Chen’s半宽方法,得出438K所对应的陷阱深度值,并与980nm激光辐照光源的能量形成对比。与此同时,共掺稀土离子后的余辉性能也有着较大幅度的提高,Sr3SiO5∶Eu2+,La3+的余辉时间更是达到12h以上。研究结果显示,共掺样品的陷阱结构的改变是导致其光激励及余辉性能的根本原因。     

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.     

CaS∶Eu~(2+),Sm~(3+)的制备与表征

采用湿法工艺在还原气氛下制备了CaS∶Eu2+,Sm3+光存储材料。研究了灼烧温度和灼烧时间对样品性能的影响。XRD图谱表明,样品在700℃—1200℃均形成CaS晶格。光谱分析表明,在紫外光(295nm)激发后,用980nm半导体激光照射样品,具有光激励发光现象,发射光谱峰值波长为649nm。