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BaFX:Eu~(2+)(X=Cl,Br)的光存储机理及一些应用问题的研究

孟宪国  
【摘要】: 为了更深入地了解电子俘获光存储材料的光学性质,进一步提高它们的光存储性能,我们在一些离子键晶体中研究了电子陷阱的形成和俘获机理,并对如何改进该类材料的光存储性能以满足进一步实用化的要求进行了探讨。其中着重讨论了BaFX:Eu~(2+)(X=Cl,Br)光激励发光材料电子俘获机理。以此为基础,针对过去对于这类材料的实用化研究报道中存在的两个亟待解决的问题,即:如何进一步提高材料的空间分辨率以提高存储屏的清晰度,如何进一步使得材料的激励波长红移以匹配常用的激光器(HeNe激光器甚至波长长于650nm的半导体激光器)的读出波长,进行了探讨。 本文主要通过吸收光谱的方法,来考察铕掺杂碱土金属氟卤化物在光信息写入和读出过程中电子可能发生转移存储的途径和释放过程,及对光激励发光(PSL)有贡献的可能存在的空穴陷阱。通过对BaFCl:Eu~(2+)在紫外线辐照前后的吸收光谱的比较发现,在差吸收谱上出现了一系列的尖峰,恰好与Eu~(3+)的吸收相吻合,这表明,在光信息写入过程中,部分电子是通过导带转移进行的;BaFCl:Eu~(2+)的PSL衰减特性表明F(F)心的电子是遂穿进行的;通过改变F/Cl的比值,发现随Cl~-离子浓度的降低,F(F~-)和F_a心(F(Cl~-)心的聚集态)的吸收峰都向高能侧移动,而F(Cl~-),心的吸收峰位置则基本不变,表明F(Cl~-)心的电子可能是以导带转移为主。BaF_(1.05)Cl_(0.95):Eu~(2+)的差吸收谱中,在F心的高能侧出现了峰值分别位于270,315和378nm附近的三个新的差吸收带,进一步的研究表明这几个吸收带应是对应空穴陷阱的吸收,峰值位于270nm处的差吸收带应归于H(F_2~-)心的吸收,378nm处的差吸收带可能应归于同Cl~-离子有关的空穴陷阱,315nm处的差吸收对应O_F~-心的吸收,为空穴陷阱的存在提供了实验上的证据。 针对材料实用化存在的问题,我们采用高温固相反应法将BaFBr:Eu~(2+)微晶成功的嵌入了氧化物玻璃中;通过微乳液反应法合成了BaFBr:Eu~(2+)纳米颗粒,这两种方法为进一步提高材料的分辨率提供了一个合理的途径。此外,我们还通过改变材料体系,在MBrCl:Eu~(2+)(M=Sr,Ba)和BaBrCl:Ce~(3+)样品中观测到了光存储现象,其中BaBrCl:Eu~(2+)的发光是位于413nm的蓝光发射,读出光的相应范围为500—800nm的宽带,有望成为一类新型的光存储材料。


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