[發明專利]一種硅鋁酸鹽基復相發光材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010213189.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111621294B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 張穎;宋志棠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;C09K11/62;C09K11/59;G01J3/44
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 宋麗榮

本發明涉及一種硅鋁酸鹽基復相發光材料，其化學通式為Zn₂Si_1?aA_aO₄?ZnAl_2?bB_bO₄:xEu³⁺,yR,zT，Eu濃度x的取值范圍為0≤x0.1；R濃度y的取值范圍為0≤y0.1，R選自Ce³⁺或Dy³⁺；T濃度z的取值范圍為0≤z0.1，T選自V³⁺或Cr³⁺或Bi³⁺；Eu³⁺，R和T三者選擇其中的至少一種，a的取值范圍為0≤a1，A選自Ge⁴⁺或Sn⁴⁺；b的取值范圍為0≤b2，B為Ga³⁺。本發明還涉及該硅鋁酸鹽基復相發光材料的制備方法和應用。根據本發明的硅鋁酸鹽基復相發光材料通過復相共存的方式，在基質中產生更多的缺陷，提升材料的熱釋光性能。

技術領域

本發明涉及無機發光材料，更具體地涉及一種硅鋁酸鹽基復相發光材料及其制備方法和應用。

背景技術

熱激勵發光也叫熱釋發光，是指某些發光材料在溫度升高時，材料的發光強度逐漸增強的現象。電子俘獲材料是一類熱激勵材料，對于電子俘獲材料而言，在一定波長的光源激發下，處于基態的電子躍遷至激發態，一部分電子將會直接返回基態產生光致發光。另外一部分電子可能通過基質材料的導帶被電子陷阱所俘獲，或者有一部分位于基態的空穴通過價帶被空穴陷阱所俘獲。如果陷阱的深度不夠，這些載流子可以在室溫下很容易地返回基態，通過電子與空穴的復合產生發光，稱之為長余輝發光。如果陷阱較深，這就需要提供更多的外部能量(如加熱)，使得處于陷阱中的載流子被釋放出來，同時與發光中心復合產生發光，這就是熱激勵發光。通常所見到的熱釋光譜是描述樣品發光強度隨溫度變化的曲線。這是由于材料的禁帶中存在的陷阱能夠俘獲電子或者空穴，隨著樣品溫度的升高，這些載流子將會被釋放出來，發光增強，隨著電子或者空穴的復合，處于陷阱中的電子或者空穴將逐漸減少，當到達某一特定溫度后，樣品的發光強度將開始減弱，整個過程結束后，這將會在熱釋光譜上形成一個熱釋光峰。此外，稀土或過渡金屬摻雜的電子俘獲發光材料具有豐富的發光顏色，可應用于防偽，先進顯示，無損檢測，熱釋光計量計等領域。

然而，目前研究較多的稀土或過渡金屬摻雜的電子俘獲型材料是利用堿土金屬硫化物和鹵化物作為基質材料摻雜合成，但此類材料不僅化學穩定性、熱穩定性較差，易潮解，而且部分材料還可能具有放射性，而且以硫化物作為原料，極易造成環境污染。稀土或過渡金屬摻雜的氧化物與上述材料相比，具有優良的化學穩定性、熱穩定性、制備方法簡單等優點。

由于稀土離子和過渡金屬離子在發光領域的廣泛應用，人們已經開發出一些稀土或過渡金屬摻雜的氧化物類電子俘獲型材料，包括稀土或過渡金屬摻雜的鋁酸鹽、錫酸鹽、硅酸鹽等主晶相為單相的發光材料，但是由于這類主晶相為單相的發光材料內部陷阱不夠深，陷阱數量不夠多，導致熱激勵發光時間較短，發光顏色較弱，限制了其實際應用。

發明內容

為了解決現有技術中的稀土或過渡金屬摻雜的電子俘獲型材料穩定性差以及蓄能缺陷較淺等問題，本發明提供一種硅鋁酸鹽基復相發光材料及其制備方法和應用。