無機(jī)功能材料-長余輝發(fā)光材料(編輯修改稿)
2024-09-11 23:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Cu 的十倍以上。 目前鋁酸鹽體系達(dá)到實(shí)用化程度的長余輝發(fā)光材料有人們較熟悉的發(fā)藍(lán)光的 CaAl2O4： Eu, Nd。 發(fā)藍(lán)綠光的 Sr4Al14O25： Eu, Dy ( 標(biāo)記為 PLB, 發(fā)射光譜峰值 490nm) 及發(fā)黃綠光的 SrAl2O4： Eu, Dy ( 標(biāo)記為 PLO, 發(fā)射光譜峰 520nm) , 它們都有不錯的長余輝發(fā)光性能。 鋁酸鹽摻銪鏑的長余輝原理圖 經(jīng)過二十多年的研究，世界各地的化學(xué)家對鋁酸鹽摻銪鏑的原理都提出自己的理解。 其中，以 Matsuzawa 提出的 空穴轉(zhuǎn)移模型 和張?zhí)熘?提出的 坐標(biāo)位移模型 為代表說明。 空穴為轉(zhuǎn)移模型：通過電子和空穴的循環(huán)復(fù)合產(chǎn)生了長余輝發(fā)光。 當(dāng) SrAl2O4： Eu2+ 中 不摻雜 Dy時(shí) , Eu2+ 在光照的作用下發(fā)生 4f →5d 躍遷 , 光電導(dǎo)測量表明 , 在 4f 基態(tài)產(chǎn)生的空穴通過熱激發(fā)釋放到價(jià)帶。同時(shí) , 假設(shè)Eu2+ 轉(zhuǎn)變?yōu)?Eu+ 。光照停止后 , 空穴與Eu 復(fù)合 , 電子躍遷回低能級放出能量 ,此復(fù)合過程就是發(fā)光過程。 摻雜 Dy3+ 后 ,Eu2+ 所產(chǎn)生的空穴通過價(jià)帶遷移 , 被Dy3+ 俘獲 。從而 假設(shè) Dy3+ 被氧化為Dy4+ 。當(dāng)光照的激發(fā)停止后 , 由于熱擾動的作用 , Dy4+ 將俘獲的空穴又釋放回價(jià)帶 , 空穴在價(jià)帶中遷移至激發(fā)態(tài)的 Eu 附近被其俘獲 , 這樣電子和空穴進(jìn)行復(fù)合 , 于是產(chǎn)生了長余輝發(fā)光。此過程可以應(yīng)用空穴轉(zhuǎn)移模型解釋 (1) 。 鋁酸鹽摻銪鏑的長余輝原理圖 —— 空穴轉(zhuǎn)移模型 位移坐標(biāo)模型： 當(dāng)電子受激發(fā)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)后一部分電子通過弛豫過程儲存在陷阱能級 C 中，當(dāng)電子吸收能量重新躍回基態(tài)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)光。 A 為 Eu2+ 的基態(tài) , B 為 Eu2+ 激發(fā)態(tài)能級 , C 為陷阱能級 , 它可以捕獲電子。陷阱能級可以是摻入的雜質(zhì)離子 ( 如一些三價(jià)稀土離子 ) 引起 , 也可以是基質(zhì)中的一些其他缺陷如氧空位所產(chǎn)生的。 當(dāng)電子受激發(fā)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)后 (1) , 一 部分電子躍遷回低能級而產(chǎn)生發(fā)光 (2) , 另一部分電子通過弛豫過程儲存在陷阱能級 C 中 (3) 。 當(dāng) C 中的電子吸收能量 ( 熱能 ) 時(shí) , 重新受激發(fā)回到激發(fā)態(tài)能級 B, 然后躍遷回基態(tài)而產(chǎn)生發(fā)光。余輝時(shí)間的長短與儲存在陷阱能級 C 中的電子數(shù)量及吸收的能量 (熱能 ) 有關(guān) , 雜質(zhì)能級中的電子數(shù)量多 , 余輝時(shí)間長 , 吸收的能量多 , 使電子容易克服缺陷能級與激發(fā)能級之間的能量間隔 Er , 從而產(chǎn)生持續(xù)的發(fā)光現(xiàn)象。余輝強(qiáng)度則取決于陷阱能級 C 中電子在單位時(shí)間內(nèi)返回激發(fā)態(tài)能級 B 的速率。 鋁酸鹽摻銪鏑的長余輝原理圖 —— 位移坐標(biāo)
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