【摘 要】
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近红外长余辉发光材料是一种能够吸收高能紫外线或者可见光等的能量并在激励停止后能够继续发出近红外光一段时间的特殊材料,它在高分辨率生物成像、近红外照明、光学防伪、高灵敏度生物传感、高转换效率太阳能电池和潜在的军事活动等领域提出了一些富有想象力的应用。然而对近红外长余辉材料的探索过程仍处于初步阶段。虽然近些年来,对近红外长余辉材料的研究和机理的探索取得了一定的成果,但是目前来说主要还是选择高成本的镓酸
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近红外长余辉发光材料是一种能够吸收高能紫外线或者可见光等的能量并在激励停止后能够继续发出近红外光一段时间的特殊材料,它在高分辨率生物成像、近红外照明、光学防伪、高灵敏度生物传感、高转换效率太阳能电池和潜在的军事活动等领域提出了一些富有想象力的应用。然而对近红外长余辉材料的探索过程仍处于初步阶段。虽然近些年来,对近红外长余辉材料的研究和机理的探索取得了一定的成果,但是目前来说主要还是选择高成本的镓酸盐为基质长余辉材料,这在很大程度上制约着可供研究的发光中心离子的选择,进而限制了近红外长余辉材料得深入研究。基于此,本论文为围绕着新型长余辉发光材料的研制、长余辉机理的探究、发光性能的改良及其在近红外光通信方面的应用展开了系统的研究。主要的研究内容和研究结果如下:（1）采用高温固相法合成了Fe3+离子激活的新型近红外长余辉材料Sr Al12O19:Fe3+。在254 nm紫外光的激发下,其700-1000 nm波段的且最强发射峰位于811 nm的近红外发射归属于Fe3+离子的4T1（4G）→6A1（6S）跃迁。为了探索其余辉机理,我们利用荧光光谱、热释光和EPR等测量手段,对Sr Al12O19:Fe3+荧光粉做了细致的研究。实验表明,Sr Al12O19:Fe3+具有典型的Fe3+的荧光特征,同时材料还有长余辉发光,余晖光谱与荧光光谱相似,余辉时间超过2小时。EPR光谱结果确认g=5.62的EPR信号所对应的陷阱在余辉过程起了重要的作用。通过对比Sr CO3,Al2O3原料在加热前后的EPR变化表明材料中的缺陷是Al相关的缺陷。通过对Sr Al12O19:Fe3+进行还原,还原后再氧化的样品的EPR和热释光谱的对比,确认这个信号来源于Al空位缺陷。本文我们提出在Sr Al12O19:Fe3+材料中,电子通过O2-到Al空位缺陷的电荷迁移实现长余辉激发的余辉机理模型。（2）采用高温固相法合成了SrAl12O19:Fe3+,Mg2+,Ti4+近红外长余辉材料。通过X射线衍射仪的物相结构分析表明,Fe3+,Mg2+,Ti4+离子的掺杂并未改变Sr A12O19的晶体结构。荧光光谱表明其于750-1050 nm的光归属于Fe3+离子的4T1（4G）→6A1（6S）跃迁。余辉强度的测试表明,Sr Al12O19:Fe3+,Mg2+,Ti4+材料的余辉初始强度是Sr Al12O19:Fe3+材料余辉强度的100倍,余辉时间也延长至5小时。同时我们还发现,Sr Al12O19:Fe3+,Mg2+,Ti4+材料具有光谱响应特性。用可见光到近红外的光的激励下,所合成的材料发光强度增强,表明材料具有宽带光谱的响应能力。另外,光谱响应特性测试结果表明,SAO:Fe3+,Mg2+,Ti4+介导的磷光转换发光二极管（pc-LED）可以感知不同波长的外部入射光信号,并且可以将LED信号转换为发光信号并与传感相关联,从而实现多功能集成。这种多光谱激发的智能响应功能使其在光电器件中具有巨大的应用潜力。
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