背景光作用下SrAl2O4-(Eu2+,Dy3+)長余輝材料的上轉(zhuǎn)換特性研究.pdf

1、SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)因其余輝時間長、發(fā)光效果好等優(yōu)點已在多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。研究表明，長余輝發(fā)光材料不僅具有長余輝特性，還具有力致發(fā)光和光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性。利用光激勵發(fā)光特性，圖片和文字可以被記憶存儲，還可探測高能射線。到目前為止，長余輝發(fā)光材料的光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理普遍認(rèn)為是長波光子激發(fā)材料，將其深能級上俘獲的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，隨后又被發(fā)光中心（通常是Eu2+或Eu3+）所捕獲，進(jìn)而發(fā)射短波長的光。但是，直到現(xiàn)

2、在還沒確切弄清楚長余輝發(fā)光材料帶隙中陷阱的準(zhǔn)確深度和分布位置。另一方面，長余輝材料的光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度會隨時間衰減，這也嚴(yán)重制約了它的實際應(yīng)用。
　　本文以上述問題為切入點，通過傳統(tǒng)的高溫固相法制備了SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)長余輝陶瓷材料，用XRD、SEM分別表征了其晶體結(jié)構(gòu)和形貌特征，分析了Eu2+、Dy3+在SrAl2O4基質(zhì)中所起的作用，探討了其長余輝發(fā)光和光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性。并通過背景光輔助輻照方法，有效

3、解決了光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度隨時間衰減的缺點，同時大大提升了紅外輻射的轉(zhuǎn)換效率。
　　研究發(fā)現(xiàn)，SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)激發(fā)光譜中有兩個激發(fā)帶，其中一個激發(fā)帶的波長比發(fā)射波長短，我們稱為正常帶。另一個激發(fā)帶的波長比發(fā)射波長長，或者說激發(fā)光子能量比發(fā)射光子能量小，我們稱為異常帶。正常激發(fā)帶對應(yīng)電子從SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)價帶到 Dy3+陷阱能級的激發(fā)；異常帶對應(yīng)電子從陷阱能級到SrAl2O4:(Eu2+,

4、Dy3+)導(dǎo)帶的激發(fā)。摻雜濃度對SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)材料的紅外上轉(zhuǎn)換有明顯的影響。當(dāng)Eu2+濃度為2mol％，Dy3+濃度為3mol%時，材料的上轉(zhuǎn)換效果最佳。漫反射譜分析發(fā)現(xiàn)，SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)禁帶中存在一系列的吸收峰。
　　為解決SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度衰減問題，我們用476nm波長的藍(lán)光作為背景光，觀察到了信號穩(wěn)定且強度明顯增強的光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光。即解決

5、了光激勵上轉(zhuǎn)換強度衰減的難題，同時大幅提升了轉(zhuǎn)換效率。通過進(jìn)一步分析，我們認(rèn)為SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)在背景光激勵下存在的一種可能的能量傳遞模型，解釋了背景光激勵下材料呈現(xiàn)的增強型光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象?；谶@個模型，并結(jié)合SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)材料的激發(fā)譜計算了SrAl2O4:(Eu2+,Dy3+)材料的禁帶寬度，計算結(jié)果和通過漫反射光譜結(jié)合Kubelka-Munk方程計算得到材料的Eg非常接近，驗證了該模