【摘 要】
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长余辉发光材料由于在夜间或者暗光情况下能被用于安全指示、弱光照明和装饰等方面,因此得到了广泛关注。目前蓝色和绿色长余辉荧光粉由于性能优异,已经成功实现了商业化,而黄色以及红色长余辉荧光粉的性能难以满足应用要求。开发黄色长余辉相比于其它类型的颜色有更大的困难,这是由于黄光属于长波长且波长范围很窄。本论文针对黄色长余辉材料缺乏以及机理不明的问题,设计合成了两种镓酸盐基黄色长余辉材料,对其性能进行了系统
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长余辉发光材料由于在夜间或者暗光情况下能被用于安全指示、弱光照明和装饰等方面,因此得到了广泛关注。目前蓝色和绿色长余辉荧光粉由于性能优异,已经成功实现了商业化,而黄色以及红色长余辉荧光粉的性能难以满足应用要求。开发黄色长余辉相比于其它类型的颜色有更大的困难,这是由于黄光属于长波长且波长范围很窄。本论文针对黄色长余辉材料缺乏以及机理不明的问题,设计合成了两种镓酸盐基黄色长余辉材料,对其性能进行了系统的研究并提出了可能的余辉机理,以下就是主要的研究内容及结论:一.通过高温固相法在1400°C的温度下合成了新型黄色长余辉发光材料Ca Ga2O4:Pr3+,Li+,并对该长余辉材料的晶体结构、光致发光、长余辉发光、热释发光和机械发光等方面性能进行了系统的研究。在Ca Ga2O4晶体中[Ga O4]四面体相互连接,在其中心形成由Ca2+填充的大隧道,缺陷存在于这样的隧道结构中,大量缺陷的存在也有利于长余辉发光的产生。光致发光光谱分析显示,Ca Ga2O4:Pr3+,Li+的黄色发光来源于Pr3+的能级跃迁。然而,Ca Ga2O4:Pr3+,Li+持续了近6小时（高于0.32 mcd/m~2）的黄色余辉不仅来自Pr3+的能级跃迁而且来自基质本身。根据热释光曲线分析,Ca Ga2O4:Pr3+,Li+中的陷阱主要来自于Ca Ga2O4的本征缺陷,而Pr3+的掺入可以大大增加陷阱的浓度。此外,作为电荷补偿剂和助溶剂的Li+的共掺杂不仅可以提高陷阱浓度,还可以调整长余辉的发射光。Ca Ga2O4高度各向异性的晶体结构是导致黄色力致发光的主要原因。力致发光和长余辉发光光谱的相似性表明,它们有着共同的发射中心。二.采用高温固相法合成了新型黄色长余辉材料γ-Sr Ga2O4:Bi3+,并深入研究了其晶体结构、能带结构、光致发光、长余辉发光、热释发光等特性。漫反射光谱计算表明γ-Sr Ga2O4基质的光学带隙（g）约为4.568 e V。γ-Sr Ga2O4:Bi3+发射光谱是以565 nm为中心,范围为400-800 nm的宽带发射,该发射归属于Bi3+离子的~3P1→~1S0跃迁。在紫外灯照射三分钟后,γ-Sr Ga2O4:0.01Bi3+样品的初始余辉强度为0.266 cd/m~2,余辉持续近四个小时（≥0.00032 cd/m~2）。通过热释光谱分析可知γ-Sr Ga2O4:Bi3+中主要有三种陷阱,其深度分别为0.678 e V、0.838 e V和0.978e V。深度为0.678 e V的浅陷阱是该材料产生长余辉现象的主要原因,而深度为0.838 e V的深陷阱对应的热释峰强度在12小时后仅下降18.6%,这说明深陷阱中电子释放缓慢,有可能作为信息存储的陷阱中心。
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