Силовые люминесцентные свойства гибридного анионного соединения Ba2Gd(BO32Cl∶Ln

HE Wei ,  

PAN Xin ,  

YANG Rujun ,  

ZHUANG Yixi ,  

XIE Rongjun ,  

摘要

Силовая люминесцентная материя обладает уникальной способностью преобразовывать механическое возбуждение в фотонное излучение, поэтому широко используется в областях механического сенсинга, таких как диагностика здоровья структур, защита информации, биоинженерия и электронная кожа. Тем не менее, количество известных силовых люминесцентных материалов ограничено, и понимание процессов перехода носителей, связанных с силовой люминесценцией, недостаточно глубокое, что значительно ограничивает их разработку и применение. Для решения этих проблем в данной работе разработаны новые гибридные анионные силовые люминесцентные материалы Ba2Gd(BO32Cl∶Ln (Ln = Eu, Tb, Dy, Sm, Nd), и исследуются их фотолюминесцентные свойства и сопряжённые процессы перехода носителей. В исследовании использованы методы порошковой рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии, статической и временной спектроскопии под мультимодальной возбуждением для изучения структуры, морфологии, фотолюминесценции и силовой люминесценции образцов, предложен возможный механизм свечения материала. Результаты показывают, что при возбуждении светом с длиной волны 280 нм пики излучения Ba2Gd⁃(BO32Cl∶Eu расположены на 536, 594, 613, 625, 654, 695, 710 нм; первый широкий пик и остальные узкие пики соответствуют излучению Eu2+ и Eu3+ соответственно, что указывает на смешанное валентное состояние Eu. Под механическим воздействием Ba2Gd(BO32Cl∶Eu проявляет почти исключительно оранжево-красное излучение Eu3+, что, вероятно, вызвано приоритетным возбуждением валентных электронов в валентной зоне матрицы. Кроме того, оптимальная концентрация допирования Eu для фотолюминесценции и силовой люминесценции составляет 2%. При ударных энергиях 0,23~1,55 мДж интенсивность силовой люминесценции линейно связана с ударной энергией. Изменением вида допируемого лантаноидного элемента реализовано расширение спектра силовой люминесценции от видимого до ближнего инфракрасного диапазона. Данная работа предлагает новое понимание механизма силовой люминесценции в материалах со смешанным валентным состоянием и показывает потенциальную ценность для приложений в области сенсорики напряжений.

关键词

силовая люминесценция; фосфоресцентные материалы со внедрением редкоземельных элементов; гибридные анионные соединения; передача энергии; механизм силовой люминесценции

阅读全文