单掺发光材料的的余辉机理图

Fig1.1 Schematic diagram of afterglow for single-doped luminescent materials

共掺杂的铝酸盐荧光粉主要有：Matsuzawa提出的空穴传输模型[29]，这种观点是基于材料光电导测量，这种机理包含两个假设，一是二价铕受到激发变为一价铕，二是二价铕基态与基质的价带近邻。但这一观点的缺陷在于，它认为基质价带中的空穴可以被三价的Dy捕获，从而得到Dy4+而这很难在实验中被证实，与此同时，一价铕也是极难通过二价铕的还原实现。针对这一点，Aitasalo提出了自己的模型，他认为，在铕钕共激活的铝酸钙中，激发产生的电子先跃迁到特定能级，再在室温热激活下弛豫到氧缺陷中，而钙缺陷由于缺失正电而成为负缺陷，可以捕获价带产生的带正电的空穴，被捕获的电子和空穴复合放出能量，传递到发光中心Eu2+，使电子发生4f7-4f65d1跃迁，激发态的铕离子又发生4f65d1-4f7跃迁，回到基态，同时发生Eu2+的特征发光。在这种机理中，Nd3+的作用是通过取代Ca2+而产生更多的钙负缺陷，即增加了空穴陷阱的浓度，从而增强了余辉。类似的还有Beauger的模型，它假设热能可以促使空穴从陷阱中挣脱出来回到价带，并与前述Aitasalo模型里的不连续能级上的电子复合。此外有研究者在研究低温余辉性能时提出了隧穿效应模型[30]，在研究铝酸盐的上转换余辉现象时，即余辉发射光波长小于激发波长这一现象时，提出了双光子吸收模型。关于余辉机理的讨论随着实验技术的发展在今后还有更多的理论模型，需要指出一点，关于余辉的机理解释至今没有一个完全正确的模型，对其进行讨论和总结可以促进发光科学的进一步完善。

1.3.1空穴传输模型

对于这类材料， Matsuzawa等最早发现在铝酸锶体系中的空穴传输模型。[30-31] 基于这个模型，Matsuzawa认为在长余辉材料铝酸锶摻杂铕和镝中，镝是空穴俘获中心，铕为电子俘获中心。当材料受紫外激发信号，铕离子捕获电子，产生的空穴俘获镝离子产生的镝，停止后，由于热运动，和空穴逃离，经过相反的过程，引起并导致Eu的特征发光，原理图如图1.2所示。该模型已被广泛引用作为一种长余辉材料掺杂铕和镝典型模型，成为铕和镝共掺的长余辉材料机理的通用解释。

空穴传输模型

Fig1.2 Hole transport model

1.3.2位移坐标模型

位移坐标模型理论最初是由邱建荣和苏强等人提出的。[32]图1.3是位移坐标模型示意图。A为正二价铕的基态能级，B为其激发态能级，C能级为缺陷能级。C是掺入的杂质，或是缺陷能级。苏锵等人认为C有捕获电子的作用。在外部光源的招式下，电子受激发从基态跃迁到激发态（1）一些电子在低能发光（2）。另一些电子储存在缺陷能和C中（3）。当缺陷能级电子吸收能量时，再次回到激发态能级，跃迁回基态而发光。影响余晖的时间长短的原因：储存在缺陷能级中的电子数量。其中缺陷能及中电子越多，吸收的能量越多，余辉的持续时间也越长。

位移坐标模型来,自|优;尔`论^文/网www.youerw.com

Fig 1.3 Displacement coordinate model

1.4长余辉材料的合成方法

1.4.1高温固相法

高温固相法是将原料按照一定的摩尔比研磨混合，在特定的温度和气氛下进行煅烧，通过退火，反应物成核、结晶得到目标产物的方法。以我们对研究中掺杂铽离子的锂硅酸锶为例介绍固相法。首先按照化学计量比称取碳酸锂、二氧化硅、碳酸钙、碳酸锶、氧化铽作为实验原料，放在玛瑙研钵中，碳酸锂要比按化学计量比计算的过量百分之五，用以补偿碳酸锂在高温中可能的蒸发，在研钵中充分研磨1h后，过200目筛，以便进一步使原料充分均一的混合。之后在900 ℃的空气中煅烧10h，冷至室温后，得到实验所需样品。