[發(fā)明專利]銪、錳共摻雜七鋁酸十二鈣電子俘獲材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010156254.4
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101831291A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉玉學(xué);閆小磊;祝漢成;劉春光;徐長山;劉益春;鐘殿強(qiáng);夏彬
• 申請（專利權(quán)）人: 東北師范大學(xué)
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64;G11B7/241
• 代理公司: 長春市東師專利事務(wù)所 22202
• 代理人: 劉延軍;李榮武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及適用于可擦除的電子俘獲光存儲材料。

背景技術(shù)

美國馬里蘭州的Quantex公司最先致力于利用電子俘獲材料進(jìn)行光存儲與光信息處理研究。電子俘獲光存儲與磁光和相變型光存儲技術(shù)不同，它是利用電子俘獲材料的光譜特性，通過使用不同波長的激光進(jìn)行俘獲、釋放光盤特定斑點(diǎn)處的電子來實(shí)現(xiàn)光信息的寫、讀、擦過程，是一種高度局域化的光電子過程。

近年來，隨著激光和光存儲技術(shù)的發(fā)展，稀土元素?fù)诫s的電子俘獲材料在光存儲、紅外探測、紅外上轉(zhuǎn)換成像，輻射劑量測定，光信息處理等許多新興技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)了其應(yīng)用潛力。目前商用BaFBr:Eu²⁺存在的主要問題是由于讀出光在雙折射BaFBr晶粒間的光散射使得空間分辨率不高并且讀出信息衰減較快。然而，硫化物材料(如SrS:Eu，Sm)存在易潮解，熱穩(wěn)定性差，合成過程中存在環(huán)境污染等缺點(diǎn)。在七鋁酸十二鈣(12CaO·7Al₂O₃)基質(zhì)材料中摻雜稀土元素的電子俘獲材料具有熱穩(wěn)定性好，成本低廉，讀出響應(yīng)時(shí)間快，優(yōu)良的可擦除性等優(yōu)點(diǎn)，很可能成為新一代光存儲材料。

該電子俘獲光存儲材料的信息存儲機(jī)理可簡要描述如下：近紫外光(365nm)照射樣品10分鐘，Eu²⁺的基態(tài)電子被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，其中一部分電子被俘獲在晶體內(nèi)部的電子陷阱中，從而把輻射能量存儲起來，這一過程為信息的寫入過程。當(dāng)受到紅外激光(980nm)激勵(lì)時(shí)，電子陷阱中俘獲的電子逃逸出陷阱與發(fā)光中心復(fù)合產(chǎn)生Eu的藍(lán)光發(fā)射，釋放能量，該過程為信息的讀出。其中過渡元素離子Mn²⁺作用是產(chǎn)生更多的在室溫下能夠穩(wěn)定地存儲電子的深陷阱，從而可以提高光激勵(lì)發(fā)光亮度，增加陷阱穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是制備一種氧化物為基質(zhì)的電子俘獲光存儲新材料，并提供一種更加簡單、有效的制備方法。

本發(fā)明采用具有特殊籠腔結(jié)構(gòu)的氧化物12CaO·7Al₂O₃(C12A7)作為基質(zhì)材料。由于其還原處理后很容易形成色心作為電子陷阱，并且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，適合做光存儲材料。

本發(fā)明采用化學(xué)共沉淀法制備電子俘獲材料：銪、錳共摻雜七鋁酸十二鈣粉體(12CaO·7Al₂O₃:Eu²⁺，Mn²⁺)。

本發(fā)明制備方法的具體步驟如下：

a.按照摩爾比n_Ca∶n_Al∶n_Eu∶n_Mn＝(12-x-y)∶14∶x∶y(0.001≤x≤0.01，0.01≤y≤0.02)稱量高純Ca(NO₃)₂·4H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、Eu₂O₃、MnCl₂·4H₂O原料，溶于去離子水中，再滴加0.01-5mL硝酸，40-70℃加熱并充分?jǐn)嚢瑁涑删煌该飨跛猁}溶液。

b.向上述溶液滴加5-50mL沉淀劑NH₃·H₂O，得到凝膠前驅(qū)體；

c.將得到的凝膠前驅(qū)體在80-100℃的溫度下加熱6-10小時(shí)烘干去水；

d.將烘干的凝膠在空氣氣氛下1000-1200℃燒結(jié)6-10個(gè)小時(shí)，冷卻，研磨；

e.將得到的粉體在熱碳還原氣氛下900-1100℃燒結(jié)還原2-4小時(shí)，即得到了銪、錳共摻雜的七鋁酸十二鈣粉體(12CaO·7Al₂O₃:Eu²⁺，Mn²⁺)。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明采用的制備方法是化學(xué)共沉淀法，其煅燒溫度比傳統(tǒng)固態(tài)燒結(jié)制備方法的煅燒溫度降低了250℃。有利于節(jié)省能源。

2.本發(fā)明制備的銪、錳共摻雜七鋁酸十二鈣的電子俘獲材料實(shí)現(xiàn)了光信息存儲功能。將在醫(yī)療、無損檢測、電子顯微鏡照相等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

3.本發(fā)明制備銪、錳共摻雜七鋁酸十二鈣粉體所需原料簡單，且價(jià)格低廉，制備方法簡單可行、易于操作、無污染、可用于大量生產(chǎn)。

附圖說明