一种蓝紫光纳米光储存材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及光信息存储技术，是一种发光型蓝光纳米光存储材料及其制备方法。本发明专利技术利用纳米材料具有较多的表面态特点，设计出一类特殊纳米光学材料，在紫外光辐照下，表面态发生性质改变，引起材料发光强度发生显著永久变化，从而可利用辐照前后发光强度的显著变化，实现蓝紫光光存储。所述的材料为纳米ＺｎＳ：Ｍｎ，采用化学共沉淀方法合成纳米颗粒或进一步制成薄膜。此种光存储材料与其它发光型光存储材料相比，具有多次读出性能好的优点。而且，由于蓝紫光具有较短波长及材料由纳米单元组成，存储密度高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电子材料
，涉及一种光信息存储材料，具体地说是一种蓝紫光纳米光存储材料及其制备方法，更确切地说是一种发光型光存储材料。目前，发光型光存储材料只有电子俘获体材料。电子俘获材料中存在发光中心和电子陷阱，利用蓝绿光写入，红外光读出。光存储时，蓝绿光激发介质使发光中心离子离化，释放的电子被电子陷阱中心俘获。读出时，红外光激发了陷阱中的电子，使电子脱离陷阱重新回到发光中心，从而产生红色发光。这样，只有被写入的地方在红外光读出时才有红光发射，来进行光存储。电子俘获的光存储存在一个严重问题在红外光读出时，电子俘获材料发光来自信息写入时存储于材料中的光能，即发光强度正比于陷阱中电子的数目，由于存储电子数目有限，因此，信息写入后读出次数少。当写入的光能经过几次读出全部以发光形式释放后，写入的信息消失，不能再读出。另外，由于波长的限制，利用红外光读出也限制了存储密度。纳米材料具有与一般体材料不同的物理性质，其中包括发光和光学性质，具有开发多种新型功能材料的巨大潜力。但纳米材料作为光存储材料，尤其是作为蓝紫光纳米光存储材料还未见报道。通常的非纳米ZnSMn粉末材料是一种很好的黄色发光粉和电致发光薄膜材料，没有光存储性能。本专利技术针对目前发光型光存储材料——电子俘获材料在存储中读出次数少和存储密度低的不足，利用纳米材料比表面积大的特点，及表面态对发光强度的显著影响，根据纳米ZnSMn光存储特性，目的是提供。本专利技术根据在纳米ZnSMn实验发现的新现象，即在蓝紫光辐射下，580nm发光强度大幅度增强的现象(Irradiation-inducedluminescence enhancement effect of ZnSMn2+nanoparticales in polymerfilms，Jiaqi Yu，Huimin Liu，Yanyun wang，F.E.Fernandez，Weiye Jia，Lingdong Sun，Chunming Jin，Dan Li，Junye Liu，Shihua Huang，Optics，Letters，22，913(1997))，而且这种增强可永久保持，提出利用这个性质进行蓝紫光纳米光储存思想。引起纳米ZnSMn的发光性能显著变化，是由于纳米颗粒具有大的比表面积，表面态对发光强度影响很大。利用蓝紫光辐射可改善表面态，因此可永久改变纳米材料发光的强度，利用材料在被蓝紫光辐照和未辐照处发光强度的显著差别可进行光存储。本专利技术的纳米ZnSMn材料的纳米尺寸应小于50nm。利用此纳米材料进行光存储的步骤如下首先用蓝紫光对材料待存储区域进行一定剂量的辐照，这是光信息写入过程。然后用小剂量蓝紫光激发该区域探测580nm发光，这是信息读出过程。读出时，材料上没被辐照的区域发光很弱，被辐照的区域发光大幅度增强，发光的强或弱反映出材料在该点被光写入或未写入，因此可在材料上进行逐点蓝紫光二进制光存储。本专利技术中，读出的发光能量来自读出光，而不是象电子俘获材料那样，发光来自写入时存储的有限光能。因此，本专利技术的材料的光存储，在信息写入后，读出次数大幅度提高。根据实验结果，读出时所用读出光的剂量最多只需写入剂量的万分之一，也就是说，可读出一万次以上。由于蓝紫光具有较短波长及材料由纳米单元组成，存储密度高。本专利技术的纳米光存储材料属于利用发光强度差异进行光存储，属发光型光存储材料。本专利技术的制备方法是用化学共沉淀方法合成的。首先配制乙酸锌和乙酸锰的乙醇溶液。按乙酸锌同乙酸锰的摩尔比为1000∶1～100∶1的配比把乙酸锌和乙酸锰溶于乙醇溶剂中，向溶液中加入无水乙醇，配制0.01％～0.1％摩尔浓度的乙酸锌和0.001％～0.01％摩尔浓度的乙酸锰的乙醇溶液。向溶液通入H2S气体，控制气体流量在10ml/分～50ml/分，可控制纳米颗粒尺寸。对分散纳米颗粒的溶液进行离心，得到纳米颗粒。如需要薄膜材料，可将分散纳米颗粒的溶液按10∶1～1∶1比例加入成膜有机聚合物中，待乙醇挥发后，得到分散纳米颗粒的有机聚合物薄膜材料。本专利技术属于发光型光存储纳米材料，利用纳米颗粒具有大的比表面积，表面态对发光强度影响大的特点，进行光的写入和读出。实验结果表明，读出时所用读出光的剂量最多只需写入剂量的万分之一，可读出万次以上。另外由于蓝紫光具有较短波长及材料由纳米单元组成，因此，存储密度高。实施例样品制备纳米ZnSMn是用化学共沉淀方法合成的。首先配制乙酸锌和乙酸锰的乙醇溶液。按0.01M和0.0001M配比把乙酸锌和乙酸锰溶于乙醇溶液，向溶液中加入无水乙醇，使锌的摩尔浓度为0.1M％。向溶液通入H2S气体，控制气体流量10ml/min，10分钟后停止，获得直径为5nm的颗粒。取10毫升分散纳米颗粒的溶液，与1毫升PVB(聚乙烯醇缩定醛)乙醇溶液混合，然后倒入器皿中，在室温下自然挥发，得到0.3mm厚薄膜。光读写利用GaN中蓝紫光成份，10mW光经透镜聚焦到上述方法中获得的薄膜表面上，光斑为1平方微米，辐照时间100微秒，使辐照后发光强度提高50倍，进行信息写入。读出时，将辐照光强减弱百分之一，激发材料，激发时间1微秒，探测580nm光发光强度。探测时发光经580nm带通虑光片，由光电二极管接收。由上述化学共沉淀方法合成的纳米ZnSMn新型光存储材料，在蓝紫光辐射后发光强度得到显著永久提高，并不受读出次数的影响，克服了以往电子俘获材料的不足。而且，由于利用蓝紫光读写，存储密度大大提高。权利要求1.一种蓝紫光纳米光储存材料，其特征是用化学共沉淀合成的纳米ZnSMn，纳米尺寸小于50nm，在蓝紫光辐照下，580nm发光强度大幅增强，未被辐照的区域发光很弱；所述的纳米ZnSMn用蓝紫光对待存储区进行一定剂量的辐照，580nm的光信息被写入，用小剂量蓝紫光激发待存储区探测580nm发光，580nm光信息被读出。2.根据权利要求1所述的蓝紫光纳米储存材料，其特征是通过对580nm光信息的写入和读出，被辐照区和未被辐照发光强和弱，可在材料上进行逐点蓝紫光二进制光存储。3.根据权利要求1所述的蓝紫光纳米光储存材料的制备方法，其特征是采用化学共沉淀合成方法，按乙酸锌同乙酸锰的摩尔比为1000∶1～100∶1的配比，把乙酸锌和乙酸锰溶于乙醇溶剂中，向溶液中加入无水乙醇，配制0.01％～0.1％摩尔浓度的乙酸锌和0.001％～0.01％摩尔浓度的乙酸锰的乙醇溶液，向溶液通入H2S气体，流量为10ml/min～50ml/min；对分散的纳米颗粒的溶液进行离心，得到纳米颗粒。4.根据权利要求3所述的蓝紫光纳米光储存材料的制备方法，其特征是将分散纳米颗粒的溶液按10∶1～1∶1比例加入成膜有机聚合物中，待乙醇挥发后，得到分散纳米颗粒的有机聚合物薄膜材料。5.根据权利要求4所述的蓝紫光纳米光储存材料的制备方法，其特征是按乙酸锌同乙酸锰的摩尔比为100∶1的配比，把乙酸锌和乙酸锰溶于乙醇溶剂，加入无水乙醇，使锌的摩尔浓度为0.1％，通入流量为10ml/min的H2S气体10分钟；将分散纳米颗粒的溶液加入聚乙烯醇缩定醛乙醇溶液混合，室温下自然挥发。全文摘要本专利技术涉及光信息存储技术,是一种发光型蓝光纳米光存储材料及其制备方法。本专利技术利用纳米材料具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝紫光纳米光储存材料，其特征是用化学共沉淀合成的纳米ＺｎＳ∶Ｍｎ，纳米尺寸小于５０ｎｍ，在蓝紫光辐照下，５８０ｎｍ发光强度大幅增强，未被辐照的区域发光很弱；所述的纳米ＺｎＳ∶Ｍｎ用蓝紫光对待存储区进行一定剂量的辐照，５８０ｎｍ的光信息被写入，用小剂量蓝紫光激发待存储区探测５８０ｎｍ发光，５８０ｎｍ光信息被读出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张家骅，黄世华，虞家琪，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]