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含氧酸盐基光信息存储材料的制备及性能研究

王彩艳  
【摘要】:当今社会信息爆炸,信息存储正发挥着越来越重要的作用。其中,很多保密档案资料还需长期安全存储。因此,为了满足高密度、大容量、快响应及长寿命存储信息的要求,结合近几年突破性的光学超分辨技术,有望实现光盘的高密度超快速存储,目前需要寻找具有光量子效应和良好稳定性的新型无机光存储材料。针对上述问题,本论文工作选择两种具有对比性的无机电子俘获型光信息存储材料,并开展研究,聚焦光信息存储中的可读写及稳定性问题,通过共掺杂、主晶相晶格位元素取代以及气氛处理诱导缺陷产生的途径,解决光存储中有效调控陷阱数量和能级深度的科学问题及核心技术,以期为光存储技术及其应用提供候选材料。本论文的第一部分工作主要是围绕锡酸锶(Sr_2SnO_4)基材料体系展开。采用固相反应法合成了以锡酸锶为基质、Eu~(3+)单掺或Eu~(3+)/Nd~(3+)共掺以及在掺杂基础上进行基质晶格B位元素取代的对比化合物,系统研究了它们的物相结构、发光特性、热释光特性、光信息存储特性以及光信息写入/读出演示。Eu~(3+)/Nd~(3+)共掺样品的光激励光谱峰位与发射光谱峰位的一致性证明其具有光信息写入和读出特性,然而,Eu离子单掺样品不具备光信息读出特性,原因在于,Nd~(3+)共掺后,样品的热释光谱峰位不仅向高温方向移动,而且出现分峰(深/浅陷阱分离),即陷阱能级加深,更易于捕获载流子,有益于光信息的存储。在Eu~(3+)/Nd~(3+)共掺的基础上,进一步用Zr部分取代Sn,引起化合物的热释光谱峰增强,且峰位向高温区移动,证明引入了深陷阱能级,有益于光信息的存储。通过共掺与取代协同机制可以获得具有良好光信息存储性能的材料。本论文的第二部分工作主要是围绕铝镓酸钇(Y_3Al_4Ga O_(12))基材料体系展开。设计了Ce~(3+)单掺、Ce~(3+)/V~(3+)共掺和基质晶格A位元素取代方案,对固相法制备的化合物进行了气氛退火处理,并系统研究了化合物的物相结构、发光特性、热释光特性以及光信息存储特性。研究结果表明,在Ce~(3+)/V~(3+)共掺基础上,基质晶格A位Y被Lu和Gd部分取代后,晶体场强度发生变化,发射峰蓝移,热释光谱峰强度增加,其光激励光谱峰位与发射光谱峰位具有一致性,证明此化合物具有光信息写入/读出特性。对Y被Lu和Gd部分取代的化合物进行弱还原气氛退火处理后,其物相、形貌和发射峰位虽无明显变化,但其热释光谱峰强度显著增加,峰位向高温方向移动,热释光谱峰积分面积为未退火样品的7.46倍,且其光激励光谱峰位与发射峰位具有一致性,预示其是一种优良的光存储候选材料。另外,弱还原气氛退火化合物在573 K的高温荧光强度仍保留室温强度的91.6%,说明其具有优异的荧光热稳定性。


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