第源卷摇第圆期圆园员员年源月摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇摇悦澡蚤灶藻泽藻韵责贼蚤糟泽摇摇摇摇灾燥造援源摇晕燥援圆摇粤责则援圆园员员摇摇收稿日期院圆园员园鄄员园鄄员员曰修订日期院圆园员员鄄园员鄄圆猿摇摇基金项目院天津市自然科学基金重点项目渊晕燥援园怨允悦在阅允悦员远苑园园冤曰物理学基础科学研究和教学人才培养基地渊晕燥援允园苑猿园猿员缘冤曰南开大学百项工程项目渊晕燥援月载苑鄄员苑远冤曰中央高校基本科研业务费专项资金资助项目渊晕燥援远缘园员园愿猿员冤文章编号摇员远苑源鄄圆怨员缘渊圆园员员冤园圆鄄园园怨猿鄄员园电子俘获材料的研究现状及在红外检测方面的应用李健雄袁余摇华袁李摇珣袁赵丽娟渊南开大学物理科学学院袁天津猿园园园苑员冤摘要院电子俘获材料在辐射剂量测定尧光信息处理尧光存储尧红外光检测等许多技术领域具有广泛的应用遥本文详细介绍了电子俘获材料的发光原理尧材料种类尧制备方法以及研究现状袁并针对该材料在红外光检测方面的应用袁提出了在室温下该材料存在红外光检测上限的观点遥针对电子俘获材料存在性质不稳定及在制备过程中需用到硫化类材料易造成污染等问题袁建议进一步改进材料制备方法遥最后袁文中指出玻璃陶瓷类电子俘获材料会有很好的发展前景袁并对该种材料未来的发展前景进行了展望遥关摇键摇词院电子俘获材料曰光激励发光曰红外激光检测中图分类号院韵源愿圆援猿员曰栽晕圆员怨摇摇文献标识码院粤砸藻糟藻灶贼责则燥早则藻泽泽蚤灶则葬则藻藻葬则贼澡藻造藻糟贼则燥灶贼则葬责责蚤灶早皂葬贼藻则蚤葬造泽葬灶凿葬责责造蚤糟葬贼蚤燥灶贼燥蚤灶枣则葬则藻凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶蕴陨允蚤葬灶鄄曾蚤燥灶早袁再哉匀怎葬袁蕴陨载怎灶袁在匀粤韵蕴蚤鄄躁怎葬灶渊杂糟澡燥燥造燥枣孕澡赠泽蚤糟泽袁晕葬灶噪葬蚤哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠袁栽蚤葬灶躁蚤灶猿园园园苑员袁悦澡蚤灶葬冤粤遭泽贼则葬糟贼院耘造藻糟贼则燥灶贼则葬责责蚤灶早皂葬贼藻则蚤葬造泽澡葬增藻遭藻藻灶皂燥则藻憎蚤凿藻造赠怎泽藻凿蚤灶贼澡藻葬则藻葬泽燥枣则葬凿蚤葬贼蚤燥灶凿燥泽蚤皂藻贼则赠袁燥责贼蚤糟葬造蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶责则燥糟藻泽泽蚤灶早袁燥责贼蚤糟葬造泽贼燥则葬早藻葬灶凿蚤灶枣则葬则藻凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶袁藻贼糟援援栽澡蚤泽责葬责藻则则藻增蚤藻憎泽贼澡藻皂藻糟澡葬灶蚤泽皂燥枣责澡燥鄄贼燥泽贼蚤皂怎造葬贼藻凿造怎皂蚤灶藻泽糟藻灶糟藻袁皂葬贼藻则蚤葬造贼赠责藻泽袁责则藻责葬则葬贼蚤燥灶皂藻贼澡燥凿泽葬灶凿则藻泽藻葬则糟澡责则燥早则藻泽泽燥枣贼澡藻藻造藻糟贼则燥灶贼则葬责责蚤灶早皂葬贼藻则蚤葬造泽援韵灶贼澡藻遭葬泽蚤泽燥枣贼澡藻葬责责造蚤糟葬贼蚤燥灶泽燥枣贼澡藻皂葬贼藻则蚤葬造泽贼燥蚤灶枣则葬则藻凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶袁蚤贼责燥蚤灶贼泽燥怎贼贼澡葬贼贼澡藻凿藻贼藻糟贼藻凿蚤灶枣则葬则藻凿造葬泽藻则憎葬增藻造藻灶早贼澡糟燥怎造凿藻曾蚤泽贼葬凿藻贼藻糟贼蚤灶早贼澡则藻泽澡燥造凿怎灶凿藻则贼澡藻则燥燥皂贼藻皂责藻则葬贼怎则藻援云燥则贼澡藻泽澡燥则贼糟燥皂蚤灶早泽燥枣贼澡藻皂葬贼藻则蚤葬造泽蚤灶怎灶泽贼葬遭造藻责则燥责藻则贼赠葬灶凿藻葬泽赠贼燥糟葬怎泽藻藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造责燥造造怎贼蚤燥灶遭赠贼澡藻泽怎造责澡蚤凿藻蚤灶责则藻责葬则葬贼蚤燥灶责则燥鄄糟藻泽泽蚤灶早袁蚤贼泽怎早早藻泽贼泽贼澡葬贼贼澡藻责则藻责葬则葬贼蚤灶早皂藻贼澡燥凿泽澡燥怎造凿遭藻蚤皂责则燥增藻凿援酝燥则藻燥增藻则袁蚤贼藻皂责澡葬泽蚤扎藻泽贼澡葬贼贼澡藻藻造藻糟贼则燥灶贼则葬责责蚤灶早皂葬贼藻则蚤葬造泽遭葬泽藻凿燥灶早造葬泽泽糟藻则葬皂蚤糟泽憎蚤造造遭藻责则燥皂蚤泽泽蚤灶早皂葬贼藻则蚤葬造泽葬灶凿责则燥泽责藻糟贼泽贼澡藻枣怎贼怎则藻凿藻增藻造燥责皂藻灶贼燥枣贼澡藻皂葬贼藻则蚤葬造泽援运藻赠憎燥则凿泽院藻造藻糟贼则燥灶贼则葬责责蚤灶早皂葬贼藻则蚤葬造曰责澡燥贼燥泽贼蚤皂怎造葬贼藻凿造怎皂蚤灶藻泽糟藻灶糟藻曰蚤灶枣则葬则藻凿造葬泽藻则凿藻贼藻糟贼蚤燥灶员摇引摇言摇摇电子俘获材料这个概念最早是在员怨愿愿年由蕴蚤灶凿皂葬赠藻则提出来的咱员暂袁它通常是指掺杂一种或一种以上的稀土元素袁并且具有宽带隙的化合物遥这种材料能将受激后产生的电子或空穴以陷阱的形式较长时间地停留在较高的能量上袁形成对受激能量的客观存留袁因而被形象地称为电子俘获材料遥随着激光技术的发展袁电子俘获材料的应用研究已经扩展到了辐射剂量测定尧光计算尧光信息处理和光存储等许多新兴技术领域袁并且对于一些以特殊基质袁经适当方式引入稀土激活中心制得的电子俘获材料袁利用其在室温下可将红外光转换为可见光的特性袁可实现在红外探测和红外上转换成像等方面的应用袁因此袁电子俘获材料具有很广阔的发展前景遥圆摇电子俘获材料的光储存和发光原理摇摇电子俘获材料属于光激励发光材料袁图员描述了一个简单的光激励发光过程咱圆暂遥材料受某一频率的电离辐射后袁电子从价带跃迁到导带形成自由电子和空穴渊过程员冤曰自由电子被俘获并暂时处于陷阱中一段时间渊过程圆袁源冤曰此后的某一时间袁储存在陷阱中的电子和空穴在受可见光或红外光激励时脱离陷阱渊过程猿袁缘冤袁又处于自由状态曰这些自由电子和空穴可以在材料中的某图员摇光激励发光简单机理示意图云蚤早援员摇杂糟澡藻皂葬贼蚤糟凿蚤早则葬皂燥枣责澡燥贼燥泽贼蚤皂怎造葬贼藻凿造怎皂蚤灶藻泽鄄糟藻灶贼皂藻糟澡葬灶蚤泽皂些发光中心离子的局域能级上发生复合袁而把它们所带的能量以一定波长的能量渊澡增冤释放出来渊过程远袁苑袁愿冤遥要实现光激励发光就需要合适的基质禁带宽度以及禁带存在的能留住电子的定域能级遥定域能级的深浅直接受基质晶格环境的影响袁也间接受杂质原子尧晶格缺陷袁以及一些破坏晶格周期性因素的影响遥定域能级的不同袁直接影响了激励袁并导致激励发光的不同遥通过选择不同基质以及掺杂渊缺陷冤袁就得到了不同波段的激发与激励遥目前国际上对电子俘获材料的光存储和发光机制尚不完全清楚袁主要模型有院导带转移模型尧电子的隧穿转移模型尧两种情况交叉在一起的模型等咱猿袁源暂遥这些模型说明了光存储过程中电子迁移即能量传递的流向袁但是在对光存储效能的影响和发光机制机理方面还没有很深入的研究袁尤其是对这个过程中掺杂稀土离子的变化的研究袁还有很多工作要做袁如何最大限度地俘获能量袁并按照不同的使用条件释放能量都有待进一步研究遥猿摇电子俘获材料的分类猿援员摇碱土金属氟卤化物碱土金属卤化物分子表达式为酝云载渊酝越月葬袁杂则袁悦葬曰载越悦造袁月则冤袁主要掺杂二价稀土离子渊耘怎圆垣袁杂皂圆垣冤遥典型代表是月葬云悦造颐耘怎圆垣袁这种材料用载射线激发袁激励光波段为源园园耀苑园园灶皂袁发射光波长为猿愿园耀源园园灶皂遥此类型材料中袁主要的电子陷阱是阴离子空位袁发光中心是稀土离子遥由于其光学性质使得此材料可以制作成载射线影像存储材料袁因此在医疗尧工业探伤等领域具有广阔的前景袁受到了国内外学者的高度重视遥酝援杂藻糟怎等人制作出了此类电子俘获材料并对其光学性质进行了研究咱缘暂遥孟宪国咱远袁苑暂等人提出月葬云鄄悦造颐耘怎圆垣材料存在空穴型俘获袁与吸收光谱中圆苑园尧猿员缘和猿苑愿灶皂处的吸收峰相对应袁并对此材料的色心以及能量传递做了深入的研究遥栽则葬糟赠酝葬泽泽蚤造咱愿暂等人通过光谱烧孔的方法观测到了材料月葬云悦造颐杂皂猿垣在载射线照射时杂皂圆垣离子的生成袁源怨摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇第源卷摇为此材料在载射线储能过程中杂皂猿垣俘获电子转变成杂皂圆垣的理论解释提供了有力的证据遥另有很多的科研人员也对该类材料的发光过程尧温度效应尧电子陷阱以及紫外线的增强效应等进行了大量的研究工作咱怨耀员猿暂遥猿援圆摇碱金属卤化物典型的碱金属卤化物有运悦造颐耘怎圆垣袁晕葬悦造颐耘怎圆垣袁运月则颐耘怎圆垣等遥此类材料可用紫外光激发袁激励光在绿光波段袁发光在蓝光波段遥一般认为这类材料中电子陷阱是阴离子空位袁发光中心是耘怎圆垣离子遥孙力等人采用固相反应法制备了晕葬悦造颐耘怎圆垣粉末样品并进行了光谱测量袁研究了它的光学性质咱员源暂遥酝援匀葬泽澡蚤皂葬陨援粤早怎蚤则则藻凿藻悦佗则糟藻则等人制备并研究了运悦造颐耘怎圆垣材料的光学性质并提出利用此材料可以制作辐射剂量计来测量太阳光中的紫外光强度咱员缘暂遥酝援匀葬泽澡蚤皂葬等人研究并发现了运悦造颐耘怎圆垣材料在离子辐射下的光激励发光过程中的电子俘获区域有别于载射线辐射袁从而影响到了材料的发光强度袁这一结论对于此材料在中子剂量强度应用方面十分重要咱员远暂遥耘援灾援酝藻躁侏葬鄄哉则蚤葬则贼藻等人也研究了耘怎圆垣离子的纳米结构尺度对运月则颐耘怎圆垣材料发光性质的影响咱员苑暂遥杂援晕葬早葬则葬躁葬灶等人在运悦造颐耘怎圆垣材料中掺杂了元素栽造垣袁通过光谱测试得出通过栽造垣向耘怎圆垣的能量传递袁可以提高耘怎圆垣的发光强度咱员愿暂遥杂援粤造增葬则藻扎鄄郧葬则糟等人也分别对上述猿种材料对紫外光的感应进行了研究咱员怨暂遥猿援猿摇稀土氧化物灾葬泽赠造郧援运援报道了一类稀土氧化物类新型电子俘获材料咱圆园暂遥他首先把原材料压制成直径为圆园皂皂袁厚度为缘皂皂的小圆片袁再在怨园园益烧结源耀苑澡袁采用冷却至室温的方法把稀土元素耘怎圆垣和杂皂圆垣掺入氧化物再圆韵猿中遥此材料的激发光波长为圆缘园灶皂袁激励光波长为远缘园灶皂或员园远源灶皂袁输出光波长为远员园灶皂遥灾葬泽赠造郧援运援还从实验和理论上研究了稀土电子俘获光存储材料的存储密度遥谢伟咱圆员暂等人也报道了再圆韵猿单掺耘怎猿垣材料具有一定的陷阱能级深度袁可以实现电子俘获遥猿援源摇氟氧化物玻璃陶瓷这种类型电子俘获材料的研究是近几年才开始的遥作为光存储材料时袁玻璃陶瓷材料的分辨率比粉末状态的材料分辨率高袁但是由于玻璃陶瓷基质中存在大量的无辐射跃迁袁严重影响了光激励发光的效率遥但为了提高分辨率袁这种效率的牺牲是值得的遥王欣姿咱圆圆暂等人利用高温固相法制备出了一种耘怎圆垣掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷袁并研究了其光激励发光特性袁得出此材料可以用紫外线激发袁其光激励发光峰和激励峰分别位于源源苑和缘源猿灶皂袁通过实验得出院掺杂稀土元素的氟氧化物玻璃陶瓷与月葬云悦造颐耘怎圆垣相比具有较缓慢的读出衰减性质遥以在灶云和杂蚤韵圆为主要基质制备的氟氧化物陶瓷电子俘获材料已经取得一定进展袁但还需要做进一步的研究遥猿援缘摇碱土金属硫化物此类材料属于碱土金属硫化物型渊粤造噪葬造蚤灶藻耘葬则贼澡杂怎造枣蚤凿藻袁粤耘杂冤电子俘获材料渊粤耘越悦葬袁杂则冤遥典型的材料有杂则杂颐耘怎圆垣袁杂皂圆垣曰悦葬杂颐耘怎圆垣袁杂皂圆垣曰悦葬杂颐悦藻圆垣袁杂皂圆垣等遥也有报道单稀土离子掺杂材料袁如悦葬杂颐悦藻圆垣遥这种材料一般可以用紫外光或可见光激发袁激励光波段在红外区袁响应光谱范围广渊园郾愿耀员郾远滋皂冤袁可发出可见光遥对于非稀土掺杂材料在灶杂颐悦怎袁孕遭袁酝灶可受源远园灶皂以下的紫外及可见光激发袁红外响应波段广袁可发出可见光遥姜薇薇咱圆猿袁圆源暂尧刘艳平咱圆缘暂和王玉霞咱圆远袁圆苑暂等人分别利用液相法尧碳还原法和高温固相法制备了杂则杂颐耘怎圆垣袁杂皂圆垣材料并进行了光谱测量遥刘艳平等人咱圆愿耀猿园暂提出了此材料可以实现辐射剂量的测量遥卢利平等人咱猿员耀猿源暂利用同样方法得到了悦葬杂颐耘怎圆垣袁杂皂圆垣材料并分析了煅烧温度与煅烧时间对材料发光强度的影响袁也对其发光原理进行了分析遥灾蚤躁葬赠杂蚤灶早澡咱猿缘暂和段小霞咱猿远暂等人利用高温固相法分别制备了悦葬杂颐悦藻圆垣和杂则杂颐耘怎圆垣袁阅赠圆垣材料袁并进行了一系列的光学测试遥匀援晕葬灶贼燥等人咱猿苑暂通过对材料悦葬杂颐耘怎圆垣袁杂皂圆垣的制备以及光谱测试袁提出可以用此材料制作载射线和紫外线成像传感器遥张希艳等人分别利用碳还原法和微波合成法制备了悦葬杂颐耘怎圆垣袁杂皂圆垣材料咱猿愿袁猿怨暂袁并对其进行了性能表征遥谢大兵等人咱源园袁源员暂制备出了非稀土类材料在灶杂颐悦怎袁孕遭袁酝灶并对其发光原理进行了研究遥缘怨第圆期摇摇摇李健雄袁等院电子俘获材料的研究现状及在红外检测方面的应用源摇电子俘获材料的制备源援员摇高温固相法高温固相法是通过离子的扩散和迁移形成基质袁发光中心在此过程中同时掺杂进入基质的晶格场中遥所使用原料的最佳比例需通过实验获得袁且需要通过