一种长余辉材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种长余辉材料及其制备方法与应用。所述长余辉材料包括化学通式为Na3‑

【技术实现步骤摘要】
一种长余辉材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于无机发光材料
，具体涉及一种长余辉材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来，信息呈现出爆炸式的增长，信息储存面临着新的挑战。传统的存储设备，如闪存、蓝光、磁存储条和计算机驱动器等，由于光学衍射极限的存在，使得它们无法满足庞大数据量的需求，此外它们还容易受潮导致损坏，也容易被黑客攻击，即使是云存储，也需要庞大而昂贵的物理服务器，且存在安全隐患。
[0003]长余辉材料作为一种新型的光存储介质材料，成为应对爆炸式增长的数据存储需求的最理想的候选介质之一。其主要原理是通过在陷阱中捕获电荷载流子来存储X射线、紫外或可见光的辐射能量，然后在低能量光刺激下释放存储的能量，理论上长余辉材料可以用于数据的编码或者解码。长余辉材料具有重复擦写性好、背景噪声小、存储容量大、可设计性强等优点。然而，大多数长余辉材料的基质陷阱属性并没有那么理想，现有的长余辉材料陷阱深度仅为0.5
‑
0.8eV。例如，Sr3SiO5:Eu
2+
，Tm
3+
中的陷阱不够深；Zn3Ga2SnO8:Cr
3+
中的陷阱分布过宽；浅、深陷阱的干扰导致Ca4Ti3O
10
:Pr
3+
，Y
3+
和SrSi2O2N2:Eu
2+
，Dy
3+
中的信号衰减明显。
[0004]因此，寻找合适的长余辉材料以实现其在多维光存储中的实际应用仍然是迫切需要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是：
[0006]提供一种长余辉材料。所述长余辉材料，能够进行完成光信息写入，也能够进行光信息读出。
[0007]本专利技术所要解决的第二个技术问题是：
[0008]提供一种所述长余辉材料的制备方法。
[0009]本专利技术所要解决的第三个技术问题是：
[0010]所述长余辉材料的应用。
[0011]为了解决所述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0012]一种长余辉材料，所述长余辉材料包括化学通式为Na3‑
x
Y1‑
y
Sc
y
Si3O9:xEu
2+
的组分，其中0<x≤0.04，0≤y≤1。
[0013]本专利技术的长余辉材料，用以替代传统的存储介质，通过多维光信息存储技术，可以实现单位空间信息存储容量的大幅提升。通过调控Sc离子的掺杂浓度可实现对该材料余辉性能的调控。本专利技术的长余辉材料，需要使用特定波长的激光器来实现信息读取，可以更好地提高信息存储的保密性。使用特定波长的光激励样品或利用100～220℃的热激励样品读出光信息，使得长余辉材料的陷阱中存储的载流子得以释放，从而受激发光、读出信息。
[0014]本专利技术的长余辉材料，可通过与其他不同颜色和发光强度的余辉材料配合，在红外激光下产生不同颜色、不同强度的余辉，使得可以实现多维度光存储。
[0015]本专利技术的长余辉材料，以紫外光作为写入光，以红外光作为读取光。
[0016]本专利技术的长余辉材料，在紫外光激发下，发射出450
‑
600纳米的宽带发射，其中中心带宽为510纳米，发光颜色为绿色。
[0017]本专利技术的长余辉材料，在紫外光激发下，被照射后材料内部一部分载流子吸收能量，并进入到陷阱能级中被存储起来，即信息被存储起来，另一部分载流子回到基态，以发光(绿光)的形式释放能量，整个过程即完成光信息写入。
[0018]本专利技术的长余辉材料，需用特定波长(980纳米)的光激励样品或利用一定温度(100～220℃)的热激励样品，使得陷阱中存储的载流子得以释放，再次受激发光，将信息读出。
[0019]本专利技术长余辉材料，通过调节x与y的取值，来改变Y/Sc比例，从而调节长余辉材料的带隙宽度，实现材料余辉强度的调节。当Y/Sc比例值为0.4
‑
0.6：0.4
‑
0.6时，导带底部与最低激发态的能量差较大，造成了发光中心Eu
2+
发生电离的几率减小，从而发光强度增强。而在Y/Sc比例值不为0.4
‑
0.6：0.4
‑
0.6时，能量差较小，Eu
2+
发生电离的几率增大，陷阱中的电子较少，余辉发光强度降低。
[0020]本专利技术长余辉材料，其陷阱深度大于等于0.88eV。
[0021]为了解决所述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0022]一种制备所述长余辉材料的方法，包括以下步骤：
[0023]混合钠源、钇源、钪源和硅源，得到基质；
[0024]混合基质、铕源和助溶剂，在含还原性气体的保护气氛下加热，得到所述长余辉材料。
[0025]本专利技术长余辉材料采用高温固相反应法合成。
[0026]本专利技术制备方法简单、无污染，且具有光信息存储特性和良好的可擦除
‑
重写性能。
[0027]根据本专利技术的一种实施方式，混合基质、铕源和助溶剂后，充分研磨均匀，进一步地，研磨时间为0.5
‑
2小时。
[0028]根据本专利技术的一种实施方式，所述钠源包括碳酸钠、氢氧化钠和碳酸氢钠中的至少一种。
[0029]根据本专利技术的一种实施方式，所述助溶剂的质量为基质和铕源总质量的1
‑
3％。
[0030]根据本专利技术的一种实施方式，基质、铕源和助溶剂在管式炉内加热。
[0031]根据本专利技术的一种实施方式，所述保护气氛包括氮气、氦气和氩气中的至少一种。
[0032]根据本专利技术的一种实施方式，在含还原性气体的保护气氛中，还原性气体与保护气氛的体积比为5
‑
10：80
‑
90。
[0033]根据本专利技术的一种实施方式，所述加热的温度为1100
‑
1300℃，达到加热温度前升温速率为5
‑
10℃/分钟。
[0034]根据本专利技术的一种实施方式，所述方法还包括加热完成后，还需要保温5
‑
8小时，保温的温度为1100
‑
1300℃。
[0035]固相反应总时间需要达到7小时以上，即所述加热的时间和保温的时间总和要大
于7小时，这样利于化合物晶粒的产生及生长，有利于合成纯相的化合物。
[0036]本专利技术的另一个方面，还涉及所述一种长余辉材料在红外探测中的应用。
[0037]本专利技术的再一个方面，还提供一种长余辉材料在防伪中的应用。
[0038]本专利技术的再一个方面，还提供一种长余辉材料在信息存储中的应用。
[0039]所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
[0040]1.所述长余辉材料，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长余辉材料，其特征在于：所述长余辉材料包括化学通式为Na3‑
x
Y1‑
y
Sc
y
Si3O9:xEu
2+
的组分，其中0<x≤0.04，0≤y≤1。2.一种制备如权利要求1所述的一种长余辉材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：混合钠源、钇源、钪源和硅源，得到基质；混合基质、铕源和助溶剂，在含还原性气体的保护气氛下加热，得到所述长余辉材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述钠源包括碳酸钠、氢氧化钠和碳酸氢钠中的至少一种。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述助溶剂的质量为基质和铕源总质量的1

【专利技术属性】
技术研发人员：张康，王波，刘天棚，谢尧臣，安鸿详，邓述威，李小双，曾庆光，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：