1 昆明理工大学材料科学与工程学院，云南 昆明 650093
2 云南省新材料制备与加工重点实验室，云南 昆明 650093
近红外光写入的光激励发光材料不仅能推进光激励发光材料在信息存储领域的实用化进程，也能在生物成像和编码方面发挥独到的作用。然而，近红外光写入型的高容量光激励发光材料仍旧十分缺乏。首先以具有热辅助紫外光激发增值填充容量的BaSi2O5∶Eu2+，Nd3+材料作为基础，进一步掺杂Yb3+离子实现近红外光的热转化，然后复合含有蓝、紫光发射的NaYF4∶Yb3+，Tm3+上转换发光材料，成功展示了980 nm激光调控的强度复用光存储。本研究不仅提供了一种高效的近红外光写入型的光激励信息存储材料，还表明了基于热辅助光激励发光材料构建高效近红外光写入的高简效性。
光激励发光材料 近红外光写入 热辅助激发 信息存储 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0116005
1 成都大学 机械工程学院，四川 成都 610106
2 昆明理工大学 材料科学与工程学院，云南省新材料制备与加工重点实验室，云南 昆明 650093
3 交通运输部南海航海保障中心 北海航标处，广西 北海 536000
4 成都理工大学 材料与化学化工学院，四川 成都 610059
防伪技术的提升关乎****和社会稳定，对于当今社会信息安全领域十分重要。光存储荧光材料由于其成本低、分辨率高和响应速度快等特点在防伪领域展现出巨大优势。然而，荧光材料防伪模式单一以及对激发波长要求较高等一系列问题，一定程度上限制了其实际应用。SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+（SAO∶Eu2+，Dy3+）作为最成功的长余辉发光材料，在弱光照明、发光涂料和道路指示标牌等领域具有广泛的应用。其长余辉现象归因于载流子在室温下受热扰动释放的过程，且依赖于有效陷阱的数量和浓度。因此，在该材料中构建陷阱将有效拓展其光存储的相关性能，一直受到关注。本文通过在光存储荧光材料SAO∶Eu2+，Dy3+中引入Tm3+离子可以调控陷阱密度及结构，在减少浅陷阱密度的同时增加了深陷阱浓度，进而有效调控载流子在陷阱中的存储与释放过程。通过980 nm近红外激光诱导深陷阱释放载流子可再次被浅陷阱捕获，表现出明显的光激励长余辉发射。基于此，本工作探索了一种温度和时间维度的多模式防伪技术，实现二进制编码的读写。因此，本工作通过对SAO∶Eu2+，Dy3+的陷阱调控实现动态防伪和光学信息存储，可拓展该荧光材料在信息安全领域的应用。
光激励发光 长余辉 光学存储 光激励诱导长余辉 photo-stimulated luminescence long afterglow optical storage photo-stimulated long afterglow
1 厦门理工学院 光电与通信工程学院, 福建 厦门 361024
2 厦门理工学院 福建省光电技术与器件重点实验室, 福建 厦门 361024
通过还原气氛下的高温固相反应制备了Sr1.994-xSiO4∶0.006Eu2+,xDy3+(x=0.001~0.006)荧光粉。利用X射线衍射仪(XRD)和荧光分光光度计分析了Sr1.994-xSiO4∶0.006Eu2+,xDy3+荧光粉的晶体结构和发光性能, 通过光致发光(PL)谱和光激励发光(PSL)谱表明所有的发光中心都来源于Eu2+离子。在320 nm和365 nm激发下, 可以观察到以470 nm为中心的蓝光发射和530 nm为中心的绿光发射。热释光测试证明, Sr1.994-xSiO4∶0.006Eu2+,xDy3+材料的俘获陷阱深, 室温下受热扰动影响小, 在800 nm红外光激发下, 被俘获的电子释放, 在发光中心中与空穴复合发光。在254 nm紫外线照射0.5 h后, 用980 nm红外激光器照射, 可以观察到绿色的光激励发光, 结果表明Sr1.994-xSiO4∶0.006Eu2+,xDy3+具有光存储特性。
高温固相法 光致发光 光激励发光 光存储 high temperature solid-state reaction Sr2SiO4 Sr2SiO4 photoluminescence photostimulated luminescence optical storage
1 江苏大学 微纳光电子与太赫兹技术研究院，江苏镇江 212013
2 江苏大学 机械工程学院，江苏镇江 212013
3 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
设计了一种多频带可调谐的太赫兹超材料吸收器。在超材料吸收器的结构中，引入光敏半导体硅材料，设计特殊的顶层金属谐振器，分析开口长度、线宽、介质层厚度等参数尺寸对太赫兹超材料吸收器的吸收光谱特性影响。根据光照与光敏半导体硅电导率之间的关系，研究太赫兹超材料吸收器的频率调谐特性。仿真结果得到太赫兹波段的12个吸收频率调制，其中有10处吸收峰的吸收率超过90%近完美吸收，且有6处吸收率达到99%的完美吸收，而且吸收率调制深度和相对带宽分别达到85.9 %和85.5%，具有很强的可调谐特性。设计的光激励太赫兹超材料吸收器结构简单，具有多频带可调谐和完美吸收特性，扩大了吸收器的应用范围。
太赫兹吸收器 超材料 光激励 多频带可调谐 terahertz absorber metamaterials photo excited multi-band tunable
采用自蔓延燃烧法制备了不同Eu3+掺杂浓度的CaGd1-xAlO4∶xEu3+(CGA∶xEu3+)X射线荧光粉材料.当Eu3+掺杂浓度在0~0.150范围时, Eu3+取代了基质中处于无中心反演对称的格位, 使CGA∶xEu3+样品呈现为单一相, 并可观察到红光发射.当x=0.100时, 红光发射强度达到最大.随着Eu3+离子浓度增加, Eu3+离子之间的距离减小, 增大了Eu3+→Eu3+→猝灭中心的能量传递几率, 出现了发光猝灭现象.实验发现, 当Eu3+掺杂浓度为0.003时, 光激励发光强度最大.对CGA∶0.003Eu3+样品进行氮气气氛热处理后, CGA中的OH-离子基团减少, 红光发射的发光强度增强.热释曲线表明CGA∶0.003Eu3+样品中存在两种类型的陷阱, 其陷阱深度分别为0.79 eV和0.93 eV.经氮气热处理后的CGA∶0.003Eu3+样品, 较深陷阱数量显著增多, 光激励发光强度增强, 光存储性能显著提高.随着X射线辐照时间的增加, X射线吸收剂量在0~11.8 Gy范围内大致呈线性增加的趋势.当X射线吸收剂量为1.2 Gy时, 以在氮气气氛下热处理CGA∶0.003Eu3+圆片为成像板, 得到了较高质量X射线红色成像.实验结果表明, Eu3+掺杂的CGA X射线荧光粉材料在以CCD为光探测器的计算机X射线医学成像技术中有潜在的应用前景.
稀土离子 荧光粉 光激励发光 X射线成像 热释发光 Rare earth ion Phosphor Photo-stimulable luminescence X-ray imaging Thermo luminescence
1 东北师范大学 物理学院, 吉林 长春 130024
2 Department of Physics, Georgia Southern University, Statesboro, GA 30460, USA
红外长余辉技术在生物成像探测及夜视保密探测等领域有着广阔的应用前景。本文结合该领域近期的一些进展, 对红外长余辉的定义、发光离子的选择、发光动力学过程以及红外长余辉激发谱学技术等几方面进行了简要阐述。在阐述过程中也着重指出了红外长余辉领域今后的几个可能学术研究方向。
红外长余辉 Cr3+激活余辉 Yb3+激活余辉 光激励余辉 上转换余辉 infrared persistent luminescence Cr3+-activated Yb3+-activated photo-stimulated persistent luminescence up-converted persistent luminescence
东北师范大学 物理学院, 吉林 长春 130024
采用自蔓延燃烧法结合高温热处理方法制备了镝离子掺杂浓度不同的七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3∶x%Dy3+, C12A7∶x%Dy3+)X射线荧光粉材料。实验发现, 该系列荧光粉在350 nm激发下, 可观察到位于486 nm和575 nm的两个发光峰, 其分别来源于Dy3+离子的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁。当镝掺杂摩尔分数为0.3%时, 两个发光峰的发射强度最大。在氮气气氛下, 1 300 ℃热处理C12A7∶x%Dy3+荧光粉后, 与未热处理样品相比, 笼中OH-基团减少, 导致其光激励发光强度显著增大, 并产生了更多的深陷阱。通过使用氮气气氛热处理后的C12A7∶0.3%Dy3+粉末制成的成像板, 以包覆有绝缘层细电线为成像目标, 发现在合适的X射线吸收剂量下(0.54 Gy), 可以实现高质量的X射线成像。以上实验结果表明, 镝掺杂的七铝酸十二钙X射线荧光粉材料在数字化静态X射线图像目标检测技术中有潜在的应用前景。
光致发光 荧光粉 稀土离子 光激励发光 photoluminescence phosphor rare earth photostimulable luminescence
太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京市太赫兹波谱与成像重点实验室, 首都师范大学 物理系, 北京 100048
利用光泵浦太赫兹探测系统研究了3个基于开口谐振环的超材料的光调制性质。结果表明: 当太赫兹波的电场矢量平行于超材料底边, 设计太赫兹超材料时, 需要避免对称性样品的中间条等长。然而, 非对称性的样品存在耦合和劈裂现象。由于不同的共振机制, 低频LC共振对光较为敏感。虽然样品由于设计结构的区别使得各自共振峰位有所不同, 但它们对光所呈现出的调制特性是相同的。即当太赫兹波的电场矢量平行于超材料两侧的边时, 由于结构的原因在透射谱中只有一个透射凹陷, 此透射凹陷表现为偶极共振且该偶极共振特性对光激励不敏感。
太赫兹超材料 光激励 灵敏度 terahertz metamaterial optical excitation sensitivity 红外与激光工程
2016, 45(7): 0703002
1 昆明理工大学 材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
2 昆明理工大学 冶金与能源工程学院, 云南 昆明 650093
通过高温固相法制备出Sr0.98-xAl2O4∶0.02Eu2+,xTm3+(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)系列样品,并对其光激励和热释光性能进行了研究.在SrAl2O4∶Eu2+原有陷阱能级结构的基础上,通过Tm3+的掺杂引入了更深的陷阱TB,并增加原有陷阱TA浓度,进而优化了材料的光存储容量及光激励特性.对比研究了系列样品的初始光激励发光强度和热释光强度随着Tm3+掺杂量的变化规律,证实陷阱TB为光激励发光提供了有效俘获中心.当Tm3+的掺杂摩尔分数x=0.03时,材料中的陷阱TB的浓度达到最高值,同时光激励发光强度最大.对比Tm3+共掺前后热释光图谱,通过Chen’s半宽法计算出了引入陷阱TB的陷阱深度.实验结果证实材料中TB的浓度对其光激励发光性能起着决定性的作用.在980 nm激发下,由深陷阱TB释放出来的电子可以再次被浅陷阱TA俘获,这种浅陷阱TA的再俘获效应在光激励发光过程中表现为光激励余辉现象.
载流子 光激励 热释光 陷阱 electron capture photo-stimulated luminescence thermo luminescence trap
昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明650093
通过高温固相法制备出系列电子俘获型材料Sr3SiO5∶Eu2+, RE3+(RE=Nd3+, Ho3+, La3+), 并对其光激励和长余辉性能进行了研究。 经过紫外光源激发后, 利用980 nm激光照射时, 表现出很强的上转换光激励信息读出响应, 其归因于较深陷阱（438 K）的存在, 这种性能在Sr3SiO5∶Eu2+, La3+和Sr3SiO5∶Eu2+, Ho3+两种材料表现尤为明显。 随后, 对陷阱的深度和载流子浓度进行了研究, 并分析产生光激励性能的原因。 热释光光谱中电子俘获参数的计算是通过Chen’s半宽方法, 得出438 K所对应的陷阱深度值, 并与980 nm激光辐照光源的能量形成对比。 与此同时, 共掺稀土离子后的余辉性能也有着较大幅度的提高, Sr3SiO5∶Eu2+, La3+的余辉时间更是达到12 h以上。 研究结果显示, 共掺样品的陷阱结构的改变是导致其光激励及余辉性能的根本原因。
电子俘获 光激励发光 光存储 Electron capture Photo-stimulated luminescence Optical storage 光谱学与光谱分析
2014, 34(6): 1486
