SrZnOS:RE的制备及应力发光性能研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:SunwithKing
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在应力刺激下发光的应力发光(ML)材料在传感,检测,存储,防伪和光学成像等应用领域中受到了广泛的关注。然而,常规的应力发光材料还存在诸多问题,例如发光强度弱、颜色单一。因此,开发具有强应力发光强度和可调发光颜色的新型应力发光材料将是一个巨大的挑战。针对上述问题,本论文采用稀土离子掺杂和陷阱调控手段在氧硫化物体系中实现了高亮度可调应力发光,取得了以下主要成果。通过高温固相反应合成了SrZnOS:RE3+,Li+(RE=Tb,Ho,Dy,Sm,Eu)应力发光材料。研究了SrZnOS:RE3+,Li+(RE=Tb,Ho,Dy,Sm,Eu)的应力发光(ML)和光致发光(PL)性能。通过Li+离子作为电荷补偿剂提高发光强度,可以将各种镧系离子(如Tb3+、Ho3+、Dy3+、Sm3+和Eu3+)有效地引入六方晶系层状结构的SrZnOS晶体中。实现了RE3+离子掺杂SrZnOS的从紫色(400 nm)到红色(760 nm)的高效和可调节应力发光。探讨了在加密防伪图案、应力检测或成像等领域的潜在应用。采用高温固相法成功制备出了一系列的Sr1-2xPrxLixZn OS(0.005≤x≤0.04)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。随着Pr3+的浓度从x=0.005增大到0.04,Sr1-2xPrxLixZn OS的晶胞体积从153.52减小到153.05(?)3。Pr3+离子在522 nm和674 nm处的发射带源自于从激发态3P0到较低能级3H5和3F2的非辐射跃迁。当Pr3+离子浓度达到0.015时,PL强度达到最大值。随着Pr3+浓度增加,衰减时间从17.79μs减少到5.93μs。同时,在5000 N的负载下观察到了在522 nm和674 nm处的发射峰。同时,应力发光强度首先增加,在Pr3+离子浓度为x=0.02时应力发光达到的最大值,然后随着掺杂浓度的增加而降低。另外,随着Pr3+浓度从x=0.005增加到0.04,两个发射带在522 nm和674 nm处的相对强度I522/I674值降低。此外,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。本论文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。
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