In3+, Si4+共摻雜ZnBi0.02Ga1.98O4∶Cr3+的發光與長余輝性能研究

焦 點，肖思國

湘潭大學物理與光電工程學院，湖南 湘潭 411105

引 言

長余輝材料在光照時能夠吸收并存儲一部分光子能量，在光照停止后又能把儲存的能量以光的形式逐漸釋放出來[1]。 因這種蓄光特性，長余輝材料在建筑涂料、生物醫學[2]、信息存儲[3]等領域有著廣闊的應用前景，吸引了人們廣泛的注意。 長余輝材料按其發光顏色不同可分為不同的品種。 有研究在不同體系的材料中成功制備藍、綠、黃光長余輝材料，且一些材料的高效長余輝性能已能滿足一些實際應用的要求，如CaAl2O4∶Eu2+, Nd3+ [4]; SrAI3O5(OH)∶Eu2+, Dy3+藍色長余輝材料、Ca2ZnSi2O7∶Eu2+, Dy3+[5]; Sr3SiO5∶Eu2+, Dy3+ [6]黃色長余輝材料、SrAl2O4∶Eu2+, Dy3+ [7]; Ca8Mg(SiO4)4Cl2∶Eu2+ [8]綠色長余輝材料等。 然而，紅色長余輝材料因其發光亮度和余輝時間還不夠理想，在應用上無法與藍、綠光長余輝材料相媲美。

ZnGa2O4是ZnO和Ga2O3的復合氧化物，是一種典型的尖晶石結構(AB2O4型)的半導體材料，其中Zn占據ZnGa2O4晶胞中的A格位，Ga占據B格位[9]。 在紫外光輻照下ZnGa2O4基質本身發射藍紫光，通過不同的過渡金屬或稀土離子摻雜, 能得到不同顏色的發射光。 其中Cr3+摻雜可發射色純度較高的深紅光，且表現出良好的長余輝發光性能。 而通過Cr3+，Bi3+的共摻雜，取代基質中的Ga3+而占據B格位得到的樣品中觀察到Cr3+吸收強度、光致發光強度以及余輝亮度的增加[10]。

本研究在Zn0.99Bi0.02Ga1.97O4∶1%Cr3+(以下簡稱為ZBGO∶Cr3+)的基礎上，進一步引入In3+, Si4+，采用高溫固相法合成了多種離子共摻雜的ZBGO∶Cr3+的長余輝發光材料。 并分析了樣品的發光光譜與長余輝特性。 研究結果為進一步提高ZnGa2O4∶Cr3+紅色長余輝材料的性能提供了參考。……