《Eu，Gd共掺杂BaFCl体系光激励发光性质及机理问题的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Eu，Gd共掺杂BaFCl体系光激励发光性质及机理问题的研究（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、北京交通大学硕士学位论文Eu，Gd共掺杂BaFCl体系光激励发光性质及机理问题的研究姓名：董金凤申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：王永生20060301摘要摘要为深入了解电子俘获光存储材料的光学性质、电子俘获机理，进一步提高它们的光存储性能，我们对一些电子俘获材料进行了研究。其中着重讨论了E u 、G d 共掺杂B a F C l 光存储材料的光致荧光性质和相应的光存储机制。采用高温固相扩散反应法制备了E u 、G d 共掺杂的B a F C l 系列粉末样品。由x 射线衍射谱的分析，证明所制得的系列样品具有单一的B a F C l 物相结构。用荧光光谱、光激励发光，吸收光谱和差吸收谱
2、的方法研究了电子俘获材料B a F C l ：E u ，G d 的光存储性质及光存储机制。测量了样品的发射光谱和激发光谱，发现在B a F C l ：E u 中掺入少量的G d 时，G d 抖离子发射所释放的能量可以有效的传递给E u 2 + 离子，使B a F c I ：E u 的发光性能得到明显增强。进而测量了不同G d 掺杂浓度( E u 浓度相同)下B a F C l ：E u ，G d 样品的发射光谱，探讨了掺杂浓度对E u ，G d 共掺杂B a F C l 体系发光性能的影响。测量了样品的光激励发光和经紫外光辐照后随持续读出时间的光激励发光强度的衰减，讨论了G d ”离子的掺入对
3、材料存储特性的影响。研究了不同G d 掺杂浓度的样品在x 射线辐照前后及不同辐照剂量下的吸收光谱，并进而通过对辐照6 0 S 和辐照3 0 S 时间下差吸收谱的分析，对各样品的光存储性能进行了系统的比较研究。通过研究发现，G d 掺杂浓度对共掺杂材料发光性能的影响与其对材料光存储性能的影响基本一致，O 7 m o l 为G d 的最佳掺杂浓度。还通过吸收光谱和差吸收谱对F C l 大于l 的B a F Il o c l o9 0 ：E u ，G 旧光存储性质进行了对比研究。结果表明，适当提高F ，c l 的比值掺入适量G d 3 + 离子，既能提高F ( C l ) 心的产率，使之与1 A b
4、 s t r a c tA b s t r a c tF o rt h es a k eo fb e t t e ru n d e r s 协n d i n gt om eo p t i c a Ip r o p e r t i e sa n do p t i c a ls t o r a g em e c h a l l i s mo fe l e c t r 。nt r a p p i n gm a t e r i a l s ( E T M s ) ，a n df h n h e ri m p m v i n gt h e i ro p t i c a ls t o r a g ec a
5、 p a b i l i 吼s o m eE T M sh a V eb e e ni n v e s t i g a t e d T h ec h a r a c t e r i s t i c so fp h o t o s t i m u l a t e dl 啪i n e s c e n c e ( P S L )a n do p t i c a ls t O r a g em e c h a n i s mo fE ua n dG dc o - d o p e dB a F C lw e r em a i n 】ys t u d i e d T h es 跚p l e so fB a
6、 F C l ：E u ，G dw e r ed e V e l o p e db yah i g ht e m p e r a t u r es o I i ds t a t cr c a c t i o n B ym e 蚰so fX - r a yd i 绮a c t i o n ( ) ( R D ) p a n e m s ，m es t r u c t u r eo f t h e s em a t e r i a l sw a ss h o w nt ob et 王1 a to f B a F C l B a s e do np h o t o l 啪i n e s c e n
7、c e ，P S L ，o p t i c a la b s o r p t i o ns p e c t r aa n dd i f r e r e n c ea b s o r p t i o ns p e c t r a( D A S ) ，t h eo p t i c a lp r o p e n i e sa n dc o I l e s p o n d i n go p t i c a ls t o r a g em e c h m i s mo fB a F C I ：E u ，G dw e r es t u d i e d T h ee m i s s i o na I 】【d
8、e x c j 钏o s p e c n 丑o f t l l e s es a m p l e sw e r em e a s u r e d ，w h i c hs u g g e s t 也a tm ee n e r g yf 如mm ee m i s s i o no fG d 3 + i o n sc a nb et r a I l s f e r r e dt oE u 2 + ；o n st oe n h 柚c et h ee m i s s i o ni n t e n s i t vo fE u 2 + i o n s T h e nm ee m i s s i o ns p
9、 e c 订ao fB a F C l ：E u ，G d 埘t hd i f r e r e n tc o n c e m r a t i o no f( ( w 池t h es 跏1 ec o n c e r I ：I r a t i o no fE u ) w e r ei n v e s t i g a t e d ，a I l d 廿l er o l eo ft h ec o n c e n 仃a t i o no fG di nB a F C l ：E u ，G dw 勰d i s c u s s e d T h eP S Ls p e c t r aa n dd e c a yc
10、 u n ，e sa 最e ri l T a d i a t e db yu l 觚v i 0 1 e t ( U V ) w e r em e a S u r e d ，a n d也ee f f c c to fG d ”i o n So ns t o r a g ep r o p e n i e so fm a t e r i a I sw a sd i s c u s s e d ，O p t i c a la b s o f p t i o ns p e c 廿ao fs 锄p l e s 、析t hd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no
11、 fG da f t e ra n db e f b r eX r a yi 仃a d i a t i o nw e r cm e a s u r e d ，柚d l ec o r r e s p o n d i n g3 一北京交通人学硕+ 学位论文E X CJ 1 T l o NP l 矾瞄Sl ，S l 。P R 0 0 髂s图l 一2 K 1 狄a n a s h i 提出的导带模型后，产生了一个可激励的C o m p l e x ( F 心E u 3 + ) ，它可以存储X 射线影像的信息；当用可见光激励时，由于在C o m p l e x 内F 心与E u 3 + 具有足够近的距离
12、，使光激励的电子可以隧穿到E u 3 + 激发态的能级上，使其驰豫到E f + 的激发态并发射出光来。这样可激励的C o m p I e x 由( F心，E u 3 + ) 一( F + 心E u 2 + ) 完成了一个光激励过程。c o m 口l e x 模型的计算结果与实验结果符合的很好，但也存在一些无法解释的实验事实口l 。首先，在光激励发光实验中测到了光电导说明电子是通过导带传递能量的；其次，由实验证明了光激励发光强度强烈地依赖于温度的变化f 引。苏勉增等经过深入研究，认为P s L 强度与辐照能量的关系是。个复杂的超线性关系H 巧】。并提出由E u ”、陷阱、空穴组成的三中心缔合体模
13、型。认为电子首次与空穴复合，然后能量传递给E u 2 ，使E u 2 +处于激发态，再释放能量回到基态产生E u 2 + 的发光。能量传输的依据8 一引言是这种材料中B u 2 + 的吸收带与电子空穴复合带匹配得很好并通过研究B a F c l ：E u 2 + 中的色心进一步研究了P s L 的机理。赵辉，王永生 4 】等在分析了K 1 址a l l a S h i 为代表的导带模型和H v o n s u g g e m 为代表的隧穿模型的基础上，提出了光激励发光中两个过程同时存在的并行模型。根据两个模型合并列出动力学方程组，求出了P s L 强度与辐照能量的关系。选择适当的几率参数，通过
14、计算机模拟出的曲线，与实际测量得到的曲线吻合得很好。根据其它实验结果，并行模型很好的解释了P S L 强度与辐照能量呈线性的关系。但是对于具体材料的发光机制研究，还需要更详细的有针对性的实验和解释。综上所述，在研究光存储过程中电子发生转移存储和释放的机制时，无论x 射线的存储过程还是读出过程( 即光激励发光过程) 都离不开色心的作用。因此，晶体中的色心是人们研究的主要对象。最早报导B a F c l 晶体中F 色心吸收谱的是F o n 1 等人，随后N i c k l a u s 和F i s c h e r 通过1 7 】光吸收谱研究了B a F C l 晶体中的两种F 色心，并用B a F
15、 c l 与B a F 2 类比的方法确定了B a F C l 晶体中F ( c l ) 和F ( F r )色心与吸收光谱的对应关系。随后Y u s t e 【8 】利用电子顺磁共振波谱( E S R ) 方法研究了B a F C l 和S r F C l 晶体中的F 色心。他利用B a F c l中F 色心E S R 谱的超精细结构，重新确定了吸收光谱峰的归属。王永生【9 】在分析前人研究的基础上，采用正电子湮没，光激励发光和热释发光的方法研究了B a F 。C 1 2 ，。：E u 2 + ( x = o 9 ，1 1 5 ) 的缺陷性质。得出了一个用正电子寿命谱中的寿命值和其相应的强度
16、值来判断缺陷的种类、缺陷密度的有效方法：同时得出当F ，c k l 时阴离子缺陷以F f F 1色心为主，当F C l 兰1 时阴离子缺陷以F ( C l 一) 色心为主的重要结论。- 9 北京交通大学硕士学位论文1 1 2 电子俘获光存储的研究进展碱土会属硫化物电子俘获材料1 9 8 6 年1 i n d m a y e r 【l o l 首先提出利用I I a V I b 化合物中某些杂质离子的电子在光的作用下被陷阱俘获和释放的现象，发展了一种新的可擦除光存储系统，并提出了电子俘获材料这个概念。碱土金属硫化物典型的电子俘获材料有S r S ：E u ，S m ，C a S ：E u ，C e ，c a S ：C e l 等。这类材料中，发光中心和陷阱都是稀土离子，表现了典型的电子被俘获存储，被释放复合发光的过程。这类材料的写入光波长在绿光波段，读出光在近红外波段，读出发光在红外波段，因此具有很广阔的利用空间。由于这类材料的读出光在近红外，因此除了可以用做存储外【1 2 “w ，也是一
