In3+,Si4+掺杂的ZnGa2O4:Cr3+长余辉材料研究

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长余辉材料在建筑涂料、紧急照明、生物医学、信息存储等多个领域都有着广阔的应用前景,人们已在不同体系的材料中成功制备蓝、绿、黄光长余辉材料,且一些材料的高效长余辉性能已能满足实际应用的要求。然而,红色长余辉材料在发光亮度和余辉时间方面都还不够理想。本文采用高温固相法,通过在Zn Ga2O4:Cr3+中引入In3+和Si4+离子,研究其发光与余辉性能。具体包括以下工作:(1)利用高温固相法,合成了Zn Ga2O4:Cr3+,In3+红色长余辉材料。发现In3+离子掺杂改变了Cr3+离子的配位环境,使得Cr3+4A2-4T14A2-4T2跃迁强度明显增强。In3+离子对Cr3+离子的配位环境的改变进一步造成了不同格位的发射峰位置不同,从而使发光光谱表现出非均匀加宽,同时提高了样品的发射光强度,其中12%In3+掺杂的Zn Ga2O4:Cr3+样品表现出最好的光致发光特性。其中9%In3+掺杂的Zn Ga2O4:Cr3+具有最好的长余辉性能。同时,In3+减小了Zn Ga2O4:Cr3+的禁带宽度,使得样品能被比紫外光能量跟小的455nm蓝光所激发产生长余辉现象。(2)通过高温固相反应合成了Si4+离子掺杂深红色发光的Zn(Bi)Ga2O4:Cr3+,In3+材料。Si4+离子的引入使得Zn(Bi)Ga2O4:Cr3+,In3+,Si4+样品的发光性能与余辉性能都得到了极大的提升,与Zn(Bi)Ga2O4:Cr3+,In3+相比其荧光强度提高了1.5倍,激发停止后80s时样品的发光强度提高了1.5倍。
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