混合阴离子型化合物Ba_(2)Gd(BO_(3))_(2)Cl:Ln的力致发光性能EI北大核心CSCD

力致发光材料具有将机械刺激转变为光子发射的独特性能,因而被广泛应用于结构健康诊断、信息防伪、生物工程和电子皮肤等力学传感领域。然而,已报道的力致发光材料种类有限,且对于力致发光相关的载流子跃迁过程理解不够深入,极大地限制了其开发和应用。针对上述问题,本工作开发了新型混合阴离子型力致发光材料Ba_(2)Gd(BO_(3))_(2)Cl:Ln(Ln=Eu,Tb,Dy,Sm,Nd),并探究了其光致发光性能与相关载流子跃迁过程。该研究通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、多模式激发下的稳态和瞬态光谱技术研究了样品的结构形貌、光致发光与力致发光性能,提出了该材料可能的发光机制。研究结果表明,在280 nm光激发下,Ba_(2)Gd-(BO_(3))_(2)Cl:Eu的发射峰位于536,594,613,625,654,695,710 nm,第一个宽峰和其余窄峰分别对应于Eu^(2+)和Eu^(3+)的发射,即掺杂的Eu呈现混合价态。而在机械作用下,Ba_(2)Gd(BO_(3))_(2)Cl:Eu几乎只表现出Eu^(3+)的橙红光发射,这可能是由于机械作用优先激发基质中的价带电子所致。此外,Eu的光致发光和力致发光最佳掺杂浓度均为2%。在0.23~1.55 mJ的冲击能下,力致发光强度与冲击能量呈线性关系。通过改变掺杂镧系元素的种类,实现了力致发光从可见光区域到近红外区域的拓展。这项工作为解释混合价态材料的力致发光机制提供了思路,并在应力传感领域呈现出潜在的应用价值。     

ZnS:Cu力致荧光薄膜在冲击压力作用下的光学响应规律及应用

力致荧光材料因具有发光亮度强、力致响应灵敏度高、稳定性良好以及无需外加电压或紫外光照射激活等特性而被广泛应用于应力传感、应力记录等领域。然而,国内外对力致荧光材料的动态冲击特性鲜有研究。通过高温固相烧结法制备了ZnS:Cu粉末,并利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对其进行了表征。结果表明,ZnS:Cu粉末晶体具有纤锌矿结构,平均颗粒大小约为20μm。然后,通过ZnS:Cu粉末与水玻璃的混合物在靶板上涂覆形成约50μm的力致荧光薄膜。此外,通过轻气炮平板撞击实验,得到ZnS:Cu力致荧光薄膜的输出电压信号与冲击压力呈线性关系,与理论分析结果一致。最后,提出了两种基于力致荧光薄膜的测试方法:多点冲击压力测试方法和冲击波到达时间测试方法。其中,多点冲击压力测试方法可用于微小尺度以及大尺度炸药装药爆轰压力分布式测量,冲击波到达时间测试方法可用于冲击波速度和冲击波波阵面形状等参数的测量。     

~(147)Pm激发的ZnS∶Cu,Cl发光粉的研究

以高纯ZnS粉末为基质,采用高温转相、扩散,以及表面涂敷工艺,制得了147Pm激发的ZnS∶Cu,Cl发光粉。分析了ZnS∶Cu,Cl的晶体结构,测量了ZnS∶Cu,Cl的激发光谱、发射光谱、发光亮度。其晶体结构主要是六方纤锌矿型结构,激发光谱峰值波长为341nm,发射光谱峰值波长为513nm,初始发光亮度达到312mcd/m2。由激发光谱的峰值波长341nm推算得到六方ZnS晶体的禁带宽度为3.64eV。分析了147Pm激发的ZnS∶Cu,Cl发光粉的发光寿命,其发光寿命达到5年以上。还探讨了该放射性发光粉的发光机理。147Pm激发的ZnS∶Cu,Cl的稳定发光,实际上是激发过程与复合过程的准平衡。ZnS∶Cu,Cl的绿色发光来源于深施主-深受主对的复合发射。实验结果的分析表明,ZnS∶Cu,Cl中深施主-深受主之间的能级间隔约为2.42eV。     

核-壳结构的ZnS∶Cu/ZnS纳米粒子的制备及发光性质研究

制备了核-壳结构的ZnS∶Cu/ZnS纳米粒子以及普通的没有壳的Cu2 掺杂的ZnS纳米粒子,研究了ZnS无机壳层对ZnS∶Cu纳米粒子发光性质的影响。透射电子显微镜、激发光谱和发射光谱的研究表明,后加入的Zn2 离子在已经形成的ZnS核表面生长,形成ZnS壳层;而适当厚度的ZnS壳层可以钝化粒子表面,减少无辐射复合中心的数目,抑制表面态对发光的不利影响,提高ZnS∶Cu纳米粒子中Cu2 离子在450 nm左右的发光强度。     

通过Pr3+掺杂SrZnOS实现应力发光颜色调控及其应力发光机理

采用高温固相法成功制备出新型Sr_(1-2x)Pr_xLi_xZnOS应力发光材料。通过XRD、扫描电镜、漫反射、光致发光、荧光衰减、应力发光和热释光等测试详细研究了晶体结构、形貌、光致和力致发光性能及其发光机理。在298 nm激发下,Sr_(1-2x)Pr_xLi_xZnOS的发光位于522 nm和674 nm,分别来自于Pr~(3+)离子从激发态~3P_0到~3H_5、~3F_2的跃迁。随着Pr~(3+)浓度增加,发光强度先增加后减小,在x=0.015时发光最强,且衰减时间从17.79μs减短到5.93μs。在载荷为5 000 N激发下可以获得Pr~(3+)离子的522 nm和674 nm的应力发光发射带。位于522 nm和674 nm的两个发射带的相对强度I_G/I_R随着掺杂浓度的增加呈线性减小,且在色坐标图(CIE)和实物应力发光照片中均能观测到应力发光的颜色从黄绿光到橙黄光的转变。该材料的研究将为应力发光领域提供调控颜色的新思路,在压力显示成像和应力传感领域具有潜在的应用价值。     

二氰基二苯乙烯基苯衍生物合成及力致发光变色性能

力致变色荧光材料具有机械力刺激响应的性能,在压敏传感等领域有着广阔的应用前景。本文制备了一种具有聚集诱导发光效应的二氰基二苯乙烯基苯衍生物(DCS-Bn),采用高分辨质谱对其化学结构进行了表征。通过吸收光谱和荧光发射光谱研究了DCS-Bn的光物理性质,并使用差示扫描量热仪和X射线粉末衍射仪考察了其聚集态结构。实验结果表明,DCS-Bn在溶液和固体状态均具有较强的发光性能。并且,基于DCS-Bn独特的棒状分子结构及"晶态-非晶态"的聚集态结构变化,该材料具有力致发光变色性质。采用溶剂熏蒸或者加热处理,DCS-Bn荧光颜色又能恢复,在可重复书写荧光材料等领域具有潜在应用价值。     

通过Pr^(3+)掺杂SrZnOS实现应力发光颜色调控及其应力发光机理EI北大核心CSCD

采用高温固相法成功制备出新型Sr_(1-2x)Pr_(x)Li_(x)ZnOS应力发光材料。通过XRD、扫描电镜、漫反射、光致发光、荧光衰减、应力发光和热释光等测试详细研究了晶体结构、形貌、光致和力致发光性能及其发光机理。在298 nm激发下,Sr_(1-2x)Pr_(x)Li_(x)ZnOS的发光位于522 nm和674 nm,分别来自于Pr^(3+)离子从激发态^(3)P_(0)到^(3)H_(5)、^(3)F_(2)的跃迁。随着Pr^(3+)浓度增加,发光强度先增加后减小,在x=0.015时发光最强,且衰减时间从17.79μs减短到5.93μs。在载荷为5000 N激发下可以获得Pr^(3+)离子的522 nm和674 nm的应力发光发射带。位于522 nm和674 nm的两个发射带的相对强度I_(G)/I_(R)随着掺杂浓度的增加呈线性减小,且在色坐标图(CIE)和实物应力发光照片中均能观测到应力发光的颜色从黄绿光到橙黄光的转变。该材料的研究将为应力发光领域提供调控颜色的新思路,在压力显示成像和应力传感领域具有潜在的应用价值。     

核壳型ZnS∶Cu/ZnS量子点的制备及发光性质

本文采用水相合成方法制备了ZnS∶Cu量子点并进行了ZnS壳层修饰,研究了壳层厚度对ZnS∶Cu量子点光学性质的影响,采用TEM、XRD、PL、PLE和UV-Vis等测试方法对其进行了表征。实验结果表明,合成的ZnS∶Cu/ZnS量子点为立方闪锌矿,尺寸分布均匀呈球形,分散性良好,经过壳层修饰平均粒径由2 nm增加到3.2 nm。随着ZnS壳与ZnS核量的比的增加,量子点的PLE激发峰位置和UV-Vis吸收谱线出现红移,也说明了量子点的尺寸增大,证明ZnS在ZnS∶Cu量子点的表面生长,形成了核壳结构的ZnS∶Cu/ZnS量子点。随着壳层增厚,量子点与铜离子发光中心相关的发射峰强度先增大后减小,当壳核比n_s/n_c=2.5时,发光强度达到最大。     

147Pm激发的ZnS：Cu,Cl发光粉的研究

以高纯ZnS粉末为基质,采用高温转相、扩散,以及表面涂敷工艺,制得了¹⁴⁷Pm激发的ZnS:Cu,Cl发光粉。分析了ZnS:Cu,Cl的晶体结构,测量了ZnS:Cu,Cl的激发光谱、发射光谱、发光亮度。其晶体结构主要是六方纤锌矿型结构,激发光谱峰值波长为341nm,发射光谱峰值波长为513nm,初始发光亮度达到312mcd/m₂。由激发光谱的峰值波长341nm推算得到六方ZnS晶体的禁带宽度为3.64eV。分析了¹⁴⁷Pm激发的ZnS:Cu,Cl发光粉的发光寿命,其发光寿命达到5年以上。还探讨了该放射性发光粉的发光机理。¹⁴⁷Pm激发的ZnS:Cu,Cl的稳定发光,实际上是激发过程与复合过程的准平衡。ZnS:Cu,Cl的绿色发光来源于深施主-深受主对的复合发射。实验结果的分析表明,ZnS:Cu,Cl中深施主-深受主之间的能级间隔约为2.42eV。     

近红外应力发光材料研究进展

应力发光材料因在应力传感、光学信息存储、生物成像显示、防伪等领域的潜在应用,引起了广大科研工作者的关注.但是,目前已知该材料的发光大多集中在可见光波段范围,这极大地限制了其更广阔的应用;而近红外应力发光材料由于不受明亮环境的干扰以及具有良好的生物组织透过性,逐渐步入科研工作者的视野,成为一类重要的应力发光材料.本文主要...     

核-壳结构的ZnS:Cu/ZnS纳米粒子的制备及发光性质研究

制备了核-壳结构的ZnS:Cu/ZnS纳米粒子以及普通的没有壳的Cu2 掺杂的ZnS纳米粒子,研究了ZnS无机壳层对ZnS:Cu纳米粒子发光性质的影响.透射电子显微镜、激发光谱和发射光谱的研究表明,后加入的Zn2 离子在已经形成的ZnS核表面生长,形成ZnS壳层;而适当厚度的ZnS壳层可以钝化粒子表面,减少无辐射复合中心的数目,抑制表面态对发光的不利影响,提高ZnS:Cu纳米粒子中Cu2 离子在450 nm左右的发光强度.     

ZnS∶Zn,Pb宽带蓝色发光和发光机制

用固相反应法制备了一系列ZnS∶Zn,Pb荧光粉.改变不同的灼烧温度和激活剂的掺杂量,通过对灼烧后荧光粉进行光谱分析,我们发现Pb2+在ZnS基质中的发光与制备条件有关:灼烧温度为800～950℃时,能得到Pb2+在ZnS基质中的蓝色发光.测量了其光致发射光谱、激发光谱,以及灼烧后荧光粉的成分.研究了阴极射线下ZnS∶Zn,Pb荧光粉的相对发光亮度与荧光粉电压的关系,ZnS∶Zn,Pb的相对亮度比ZnS∶Ag,Cl的高,比ZnS∶Zn更高.研究了发光衰减时间与温度的关系,得到了ZnS∶Zn,Pb的蓝色发光可能来源于Pb2+的D波段发射的结论.并对其发光机制进行了一些探讨.这种新型蓝粉可应用于VFD和FED等低压显示屏.     

自支撑单晶氧化物薄膜的应用研究进展

随着柔性电子的迅猛发展,越来越多的新型智能可穿戴电子设备,逐渐改变人们的生活方式.同时,可穿戴器件小型化、柔性化、集成化、低功耗等需求不断提高,对柔性功能材料的要求越来越高,特别是亟需具有丰富功能特性的氧化物薄膜材料.近年来,随着薄膜生长与剥离技术的进步,自支撑单晶氧化物薄膜被开发出来.由于其脱离衬底束缚展现出优异柔性特征的同时,保持了丰富的磁、电、光、热、力等功能,在信息存储、智能传感、生物医疗、能源等领域具有广泛的应用前景.本文从自支撑氧化物薄膜的制备技术出发,展开介绍了基于铁电、压电、铁磁、金属-绝缘体转变等物理效应的晶体管存储器、能量收集、纳米发电机、应变传感器、储能器件及超导等方面的应用.     

基于应力发光材料的肢体运动压力可视化测量

应力发光是机械外力作用于应力发光材料时的发光现象.应力发光材料,尤其是弹性应力发光材料在应力可视化传感领域有着重要的应用前景.基于弹性应力发光材料的发光强度与应力大小的线性特征规律,该材料可以用来制成检测应力强度以及位置的应力分布传感器,实现动态应力的非破坏性检测和应力可视化.人体肢体的动态压力分布能反映出肢体的结构、...     

(Zn,Cd)S∶Cu,Cl发光材料的热释发光

在ZnS中分别掺杂质量分数为5%、7%、10%、15%、20%的CdS,得到一系列(Zn,Cd)S∶Cu,Cl粉末电致发光材料样品。测量样品材料的热释发光曲线,发现五个样品在温度-180～-20℃范围内均有两个明显的热释发光峰。CdS含量的变化对材料中陷阱的种类和陷阱深度没有明显的影响,两个峰值温度在-150℃和-50℃附近。Cd离子的掺入改变了材料较深陷阱中载流子的浓度,随着CdS量的增加,使得在-50℃的热释发光峰的相对强度增大。通过测量样品的发光光谱和发光亮度,发现随着CdS含量的增加,样品材料的发射光谱向长波方向移动,发光亮度呈下降的趋势。     

1keV以下的电子荧光及四极彩色荧光显示器结构探讨

本文分析了开发彩色荧光显示器(VFD)所存在的问题;论述了带螺旋端点阴极、前发光型四极平板VFD的结构;探讨了在新型VFD中使用Y2O2S:Eu、ZnS:Cu,Al和ZnS:Ag为三基色发光材料、在阳极电庄≤1keV时实现彩色显示的原理,并给出了一个有十二种发光颜色的频谱显示器件的实例.     

硫化锌电致发光材料在智能可穿戴领域研究进展

近年来,伴随着柔性电子产业的快速发展,发光显示作为可穿戴集成器件中必不可少的组成部分,人们对其提出了柔性、可拉伸性、自愈合性等额外的需求。基于硫化锌材料的电致发光器件由于发光寿命长、发光组件结构简单等优点,在智能可穿戴领域得到了广泛的研究和关注。本文对硫化锌电致发光材料在智能可穿戴领域的研究进展进行梳理和总结,主要介绍了硫化锌电致发光材料的发光机理、研究热点及未来应用,以期对智能可穿戴领域起到有益的启示和指导作用。     

水热法合成ZnS∶Au,Cu超细X射线发光粉

报道了水热法合成的高强度ZnS∶Au,Cu超细X射线发光粉及其光致发光(PL)和X射线激发发光(XEL)的光谱特性。200℃水热处理12h直接合成样品的纳米晶粒约15nm,尺寸分布窄,分散性好,具有纯立方相的类球形结构。氩气保护下1000℃焙烧1h后的样品存在一定的团聚,但团聚后尺寸为1～2μm,为超细X射线发光粉,此时样品为纯六角相的类球形为主的结构。所有样品的PL和XEL光谱均为宽带谱,水热法直接合成样品的XEL强度最强时,样品的Cu/Zn,Au/Cu比值分别为3×10-5和2。在此比值条件下,1000℃焙烧1h样品的XEL发光最强,此时其2个峰值分别位于445和513nm,且与未焙烧前相比强度增强了10倍左右。另外通过比较PL光谱与XEL光谱特性,讨论了PL和XEL光谱的发光机理和其不同的激发机制。     

退火处理对ZnS∶Cu,Mn电致发光材料亮度的影响

ZnS系列电致发光已经在低亮度照明、液晶显示、汽车和航空仪表等领域得到广泛的应用。Mn、Cu是ZnS电致发光材料常用的激活剂,Mn2+在晶体中形成橙色发光中心,发光中心波长580 nm;Cu+在晶体中不但形成发光中心,还形成发光所必需的CuxS,因此二者对发光亮度有明显的影响。由于ZnS∶Cu,Mn橙色发光材料中的Mn掺杂量较大,影响了发光材料的内在结构,在灼烧过程中Mn化合物的其他成分还可能对发光材料的亮度产生了不利的影响,导致发光材料的亮度远低于蓝绿色材料。采用在退火过程中添加适量的Mn、Cu化合物,通过低温扩散的方式,使Mn2+均匀进入到ZnS晶格,获得了亮度较高的ZnS∶Cu,Mn ACEL粉末材料。并对制备工艺中Cu、Mn含量、掺杂Mn化合物的形式、退火温度等对发光亮度的影响进行了讨论。实验中发现,在三种Mn化合物中(碳酸锰、乙酸锰、硫酸锰),以乙酸锰掺杂的材料亮度最高。得到Mn(以乙酸锰为添加物)的添加量为2%、Cu的添加量为0.1%、退火温度为700℃时,所制备的材料亮度最高。低温退火时掺杂Mn的材料亮度比常规材料的亮度高出1倍。     

水热法制备ZnS:Cu,Tm超细X射线发光粉

研究了水热法合成的ZnS: Cu,Tm超细X射线发光粉及其光致发光(PL)和X射线激发发光(X-ray excited luminescence,XEL)光谱特性.200 ℃水热处理12 h直接合成样品的纳米晶粒径约15 nm,尺寸分布窄,分散性好,具有纯立方相的类球形结构.氩气保护下900 ℃退火1 h后的样品存在一定的团聚,但团聚后尺寸为200—600 nm,为超细X射线发光粉,此时样品为纯六方相的类球形为主的结构.所有样品的PL和XEL光谱均为宽带谱.水热法直接合成样品的XEL强度最强时,样品的Cu/Zn,Tm/Cu比值分别为3×10^-4和2.在此比值条件下,900 ℃退火1 h样品的XEL发光最强,此时其两个峰值分别位于453,525 nm.发光强度增强的同时粒径很小,对提高成像系统分辨率非常有意义.通过比较PL光谱与XEL光谱特性,讨论了PL和XEL光谱的发光机理和其不同的激发机理. 关键词： ZnS:Cu Tm 水热法 X射线激发发光