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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。 相似文献
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