1 1.上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200444
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
Gd3(Al,Ga)5O12:Ce (GAGG:Ce)闪烁体综合性能优异, 应用前景广阔。为加快GAGG的发光衰减速度, 本研究通过提拉法生长了Mg共掺的Gd3(Al,Ga)5O12:Ce单晶。测试结果显示, 随着Mg2+掺杂浓度增加, 晶体的闪烁衰减速度加快, 光输出降低。传统解释认为, Mg2+通过电荷补偿作用将部分Ce3+转换成Ce4+, 后者的发光速度更快。本研究尝试从缺陷的形成与抑制的角度来讨论Mg改善GAGG:Ce晶体闪烁性能的作用机理。由于Ce的离子半径比Gd大, Ce离子掺入将导致发光中心CeGd附近的晶格发生畸变。畸变结果为近邻的八面体格位空间变大, 反位缺陷将更容易在这些变大的八面体格位形成。最终每个发光中心CeGd被四个反位缺陷GdAl包裹, 后者捕获载流子, 延缓从基体到发光中心的能量传递, 导致发光速度变慢。由于Mg的离子半径介于Gd和Al之间, MgAl将更容易在上述畸变的八面体格位形成, 这会抑制反位缺陷GdAl在发光中心CeGd附近形成(或富集), 最终降低(甚至消除)反位缺陷对发光中心的不良影响。XEL测试结果显示, 随着Mg掺杂量增大, 与反位缺陷相关的发射峰强度变弱, 这可以证明Mg对反位缺陷有抑制作用。
闪烁体 GAGG:Ce 反位缺陷 衰减时间 scintillator GAGG:Ce antisite defect decay time
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211106
3 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710065
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了K-Cs反位、K-Sb反位、Cs-Sb反位对K-Cs-Sb阴极电子结构和光学性质的影响,对不同缺陷模型的能带结构、态密度、形成能等电子结构性质,以及折射率、消光系数、吸收系数等光学性质进行了分析。电子结构性质计算结果表明,Sb被过剩碱金属占据的K-Cs-Sb反位缺陷模型具有间接带隙结构,且呈现n型半导体性质,而K-Cs反位缺陷体系以及碱金属被过剩Sb占据的K-Cs-Sb反位缺陷模型均呈现p型半导体性质。与其他反位缺陷模型相比,K2Cs0.75Sb1.25更容易形成且更稳定。光学性质计算结果表明,碱金属过剩会造成吸收系数峰值往低能端偏移,而Sb金属过剩则相反。在中微子与闪烁体作用辐射的能量范围内(即2.4~3.2 eV),K2Cs0.75Sb1.25的吸收系数最大,折射率最小,相比传统K2CsSb更适合作为光电发射材料。
材料 K2CsSb光阴极 反位缺陷 光学性质 电子结构 第一性原理 光学学报
2021, 41(12): 1216001
贵州大学电子信息学院 贵州省电子功能复合材料特色重点实验室, 贵州 贵阳550025
采用高温固相法制备了新型近红外长余辉材料Zn3Al2Ge2O10∶Cr3+, 利用X射线衍射、荧光光谱和余辉衰减曲线等对合成的样品进行了分析。结果表明: 样品Zn3Al2Ge2O10∶Cr3+是Ge4+取代ZnAl2O4∶Cr3+尖晶石中的部分Al3+而形成的固溶体。在397 nm光的激发下, 发射光谱主要由两个明显的窄峰叠加在Cr3+离子的自旋允许跃迁4T2→4A2辐射的宽发射带上。发光强度随着Cr3+离子掺杂浓度的增大和煅烧温度的升高而出现浓度猝灭及温度猝灭现象。当Zn3Al2－xGe2O10∶xCr3+中的Cr3+离子掺杂量x为2%且煅烧温度为1 350 ℃时, 样品的近红外发光及余辉强度最大。材料的余辉持续时间超过300 h, 余辉发射谱峰位与荧光发射光谱中的N线一致, 均位于697 nm附近。最后分析了煅烧温度对样品余辉性能的影响, 并对材料的余辉机制进行了探讨。
近红外长余辉 浓度猝灭 反位缺陷 near-infrared long-lasting Zn3Al2Ge2O10∶Cr3+ Zn3Al2Ge2O10∶Cr3+ concentration quenching anti-site defect
