超長紅外長余輝材料研究及其發(fā)光機(jī)理的探索.pdf

1、本論文主體由四章組成，第一章-緒論宏觀的的介紹了本論文主題－長余輝材料的背景知識及其研究歷史和現(xiàn)狀，第二章到第四章則分別介紹了幾種新型紅外長余輝材料的制備過程，研究了它們的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性，并用紅外夜視儀和照相機(jī)拍下了其紅外余輝圖像。
　　 第一章中，我們闡述了長余輝材料的基本概念，介紹了長余輝材料的發(fā)展歷史和相關(guān)的動力學(xué)模型，表述了長余輝材料中的陷阱種類和實(shí)現(xiàn)方法，最后講述了其測試手段和近年來紅外長余輝材料的需求狀況。

2、>　　 第二章中，我們介紹了一種紅外長余輝材料La3Ga5GeO14:Cr3+,Zn2+的制備和發(fā)光性能。在此樣品中Cr3+有三種不同的格位：八面體性質(zhì)的a和b格位、四面體的c格位，它們的存在使得樣品具有復(fù)雜的發(fā)光性質(zhì)。摻入不同的其他離子，并研究了對長余輝性質(zhì)的影響。根據(jù)熱釋光曲線提出了一個長余輝機(jī)理模型。引入Yb3+，Nd3+，Er3+等共摻離子，Cr3+離子和稀土離子之間存在有效的能量傳遞，可以使樣品中的稀土離子的發(fā)射光有長余輝性

3、質(zhì)。我們用光譜儀測試了樣品的衰減曲線，還用紅外夜視儀和相機(jī)拍下了其紅外余輝圖像，余輝時間大于24小時。
　　 第三章中，我們介紹了另外一種紅外長余輝材料LiGa5O8:Cr3+的制備和發(fā)光性質(zhì)。
　　 1. 此樣品中Cr3+占據(jù)一種八面體格位，同時發(fā)出線譜和寬譜。根據(jù)吸收譜和Tanabe-Sugano的理論計算出Cr3+離子在LGO中周圍的晶場強(qiáng)度。隨著摻雜離子濃度的上升，Cr3+離子的激發(fā)態(tài)能級壽命逐漸降低。
　

4、　 2. 用夜視儀和相機(jī)拍攝了樣品的紅外長余輝圖像，結(jié)果表明在各種激發(fā)條件樣品的余輝時間可以長達(dá)138小時，在此前的報道中沒有出現(xiàn)如此長的余輝時間。把二價或者四價的金屬離子引入樣品中，以造成不等價取代產(chǎn)生帶正電或者負(fù)電的陷阱，余輝曲線的結(jié)果表明，Ca2+和Sr2+是很好的陷阱離子；Ti4+和Ti4+/ Mg2+的引入?yún)s大大削弱了樣品的余輝時間。燒結(jié)溫度越高，余輝時間越長，余輝強(qiáng)度越高，尤其是進(jìn)行二次燒結(jié)之后余輝性質(zhì)進(jìn)一步提高。測試了摻

5、有不同二價或者三價離子的樣品的熱釋光曲線，研究了不同離子對熱釋光峰的影響。
　　 3. 把Ni2+，Yb3+，Nd3+，Er3+等離子摻入LGO:Cr3+中，通過持續(xù)能量傳遞過程使得激發(fā)態(tài)Cr3+的能量轉(zhuǎn)移給其他離子，從而制得發(fā)射波長在其他范圍的紅外長余輝材料，樣品的發(fā)波長在985nm到1530nm之間不同的區(qū)域，但是其能量傳遞效率不是特別高。
　　 4. 燒結(jié)溫度以及螯合劑對溶膠凝膠法制備的LGO:Cr3+樣品的顆粒大

6、小的影響。
　　 5. NaGa5O8:Cr3+和KGa5O8:Cr3+的長余輝性質(zhì)。4T2—4A2躍遷相對于2E—4A2躍遷的相對強(qiáng)度增強(qiáng)，其原因估計是離子半徑增大，使得Cr3+周圍的晶場減弱，增強(qiáng)了4T2—4A2的躍遷強(qiáng)度。NaGa5O8:Cr3+要比KGa5O8:Cr3+的余輝性質(zhì)差，二者都不如LiGa5O8:Cr3+的余輝性質(zhì)。
　　 第四章中我們介紹了其他的紅外長余輝體系：LiGaO2:Cr3+、LiGaxGe

7、yO8 :Cr3+和LaAlO3:Mn4+/Cr3+。
　　 1.在LiGaO2中當(dāng)Cr3+取代Ga3+離子后位于四面體格位，在燒結(jié)過程中被氧化成Cr4+離子，發(fā)射波長位于1222 nm左右。發(fā)射譜中的717 nm的部分來源于樣品中的LiGa5O8微晶中的Cr3+離子。717 nm的發(fā)射具有較好的余輝性質(zhì)，而1222 nm的發(fā)射光幾乎沒有余輝現(xiàn)象。
　　 2. LiGaxGeyO8:Cr3+中隨著GeO2含量的增多，Cr

8、3+離子2E→4A2躍遷的發(fā)射峰變得越來越寬。添加適量的GeO2會使Cr3+離子4T2→4A2躍遷增強(qiáng)。X/y值不同的樣品的余輝強(qiáng)度不同。
　　 3. LaAlO3:Mn4+的發(fā)射譜主要有2個部分組成，分別是來自2E→4A2躍遷和其聲子協(xié)助躍遷。LaAlO3:Cr3+的發(fā)射譜主要有5個部分組成，波長最短的部分是來自2E→4A2躍遷，其余的都來自聲子協(xié)助躍遷。用紫外燈分別激發(fā)這兩個樣品，測得的衰減曲線表明這這個兩個體系是很好的紅外