一种掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料及制备方法技术

本发明专利技术属于无机发光材料技术领域，公开了一种掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料及制备方法，掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料的化学通式为：Zn1‑

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料及制备方法


[0001]本专利技术属于无机发光材料
，尤其涉及一种掺杂ZnA2S4(A＝Ga,In,Al) 基半导体应力发光材料及制备方法。

技术介绍

[0002]应力发光(Mechanoluminescence，简称ML)是通过对材料施加各种机械力的过程中，材料产生的动态发光现象。与传统的电致发光、光致发光以及化学发光相比，应力发光可直接将物体受到的机械能转化为光能，是一种新型的发光方式。根据应力发光材料在激发方式和发光机理的差别，可以将应力发光划分为非弹性发光与弹性形变发光。其中基于弹性发光的应力发光材料可以在施加压力后完全复原，其发光性能不会受到压力的破坏和影响；并且其应力发光强度与所作用的应力在很大的压力范围内都呈良好的线性关系，所以形变发光的应力发光材料在智能防伪、机器触觉、信息处理以及应力传感方面具有广阔的发展前景。近20年来，许多应力发光材料和体系陆续被研究和探索，比如 LiNbO3:Pr3:AdvancedMaterials,2017，29(22):1606914.1
‑
1606914.4；
[0003]CaAl2Si2O8:Eu
2+
:Key Engineering Materials，2009，388:277
‑
280；
[0004]申请人课题组报道:CaZnOS的多元素掺杂:Advanced Materials,2019，31(7)， Small，2022,18(12):2107437；ZnS:Mn的不同晶相结合效应:Nano Research， 2022,，15(5):4457
‑
4465；ZnS与CaZnOS异质结:Advanced Materials,2020,32(16) 等。
[0005]综上所述，弹性应力发光材料的研究主要存在以下几个问题：第一，性能优秀的应力发光材料体系较少；第二，大多数应力发光材料的合成方法较为单一并繁杂；第三，应力发光的机理还需要进一步的研究和分析；第四，许多应力发光材料需要重复紫外辐射才能实现力致发光。
[0006]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0007](1)现有性能优秀的应力发光材料体系较少，且大部分需要稀土掺杂，合成成本较高。
[0008](2)现有大多数应力发光材料的合成方法较为单一并繁杂，且会产生污染性气体，对环境不友好。
[0009](3)应力发光的机理还需要进一步的分析。
[0010](4)现有许多应力发光材料需要重复紫外辐射才能实现力致发光。

技术实现思路

[0011]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料及制备方法，尤其涉及一种掺杂ZnA2S4(A＝Ga,In,Al)基半导体应力发光材料及制备方法。
[0012]本专利技术是这样实现的，一种掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料，化学通式为：Zn1‑
x
M
x
A2S4；
[0013]其中，A＝Ga、In、Al；0.00001≤x≤1；M是选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、 Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、
Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Mn、Cr、Bi、Cu、Sb、Sn或 Pb中的任意一种或多种的组合物；x表示摩尔百分比含量。
[0014]本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述的掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料的掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料的制备方法，所述掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料的制备方法包括以下步骤：
[0015]步骤一，将各元素按照化学计量比称取原料；在混合原材料中加入适量无水乙醇，于玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，于烘箱中烘干得到混合粉料；
[0016]步骤二，将一种或多种DCl按照化学计量比称取作为保护剂，将称取的保护剂置于玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，于烘箱烘干得到混合保护剂；
[0017]步骤三，将步骤一中研磨后的混合粉料置于氧化铝坩锅中并压实，再将步骤二中研磨后的保护剂缓慢倒入氧化铝坩锅中压实并盖上氧化铝坩埚锅盖，将反应物放入反应炉中，升温灼烧，随炉自然冷却至室温；
[0018]步骤四，待步骤三中反应结束的粉体自然冷却后，用去离子水将粉体表面的保护剂清洗干净，将反应物置于超声波清洁池中并不断进行搅拌，待粉体逐渐剥离成为粉末，再用去离子水和无水乙醇清洗，于烘箱烘干得到掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料Zn1‑
x
M
x
A2S4。
[0019]进一步，所述步骤一中，Zn、A(A＝Ga,In,Al)采用硫化物为原料，M采用氯化物为原料。
[0020]进一步，所述步骤一中，于50～300℃烘箱中烘干得到混合粉料。
[0021]进一步，所述步骤二中，在制备ZnGa2S4基半导体应力发光材料时，添加 DCl作为反应的保护剂；D选自Li、Na和K的任意一种或多种。
[0022]进一步，所述步骤二中，于50～300℃烘箱烘干得到混合保护剂。
[0023]进一步，所述步骤三中的保护剂覆盖于反应物上层。
[0024]进一步，所述步骤三中的反应物位于空气或保护气中加热；反应以升温速率为1～20℃/min升至500～1300℃，并灼烧0.5～12h。
[0025]进一步，所述步骤四中，对于反应生成物用超声波进行粉碎和清洗，并于 50～300℃烘箱烘干得到掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料Zn1‑
x
M
x
A2S4。
[0026]本专利技术的另一目的在于提供一种所述的掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料在防伪和电子签名领域以及各种机械和材料结构的应力分布检测中的应用。
[0027]结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0028]第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
[0029]本专利技术提供了一种掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料及制备方法，化学通式为Zn1‑
x
M
x
A2S4(A＝Ga,In,Al)；0.00001≤x≤1；M选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Mn、Cr、Bi、Cu、Sb、Sn和 Pb的其中一种或多种；x表示摩尔百分比含量；在制备ZnA2S4基半导体应力发光材料时，添加DCl作为反应的保护剂，该保护剂在反应时覆盖在反应物上方； D选自于Li、Na和K的一种或多种。由于此保护剂的熔点低于反应温度，且其熔融
状态下的密度要比反应物的密度低，所以在反应过程中，保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料，其特征在于，所述掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料的化学通式为：Zn1‑
x
M
x
A2S4；其中，A＝Ga、In、Al；0.00001≤x≤1；M是选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Mn、Cr、Bi、Cu、Sb、Sn或Pb中的任意一种或多种的组合物；x表示摩尔百分比含量。2.一种实施如权利要求1所述的掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料的掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料的制备方法包括以下步骤：步骤一，将各元素按照化学计量比称取原料；在混合原材料中加入适量无水乙醇，于玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，于烘箱中烘干得到混合粉料；步骤二，将一种或多种DCl按照化学计量比称取作为保护剂，将称取的保护剂置于玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，于烘箱烘干得到混合保护剂；步骤三，将步骤一中研磨后的混合粉料置于氧化铝坩锅中并压实，再将步骤二中研磨后的保护剂缓慢倒入氧化铝坩锅中压实并盖上氧化铝坩埚锅盖，将反应物放入反应炉中，升温灼烧，随炉自然冷却至室温；步骤四，待步骤三中反应结束的粉体自然冷却后，用去离子水将粉体表面的保护剂清洗干净，将反应物置于超声波清洁池中并不断进行搅拌，待粉体逐渐剥离成为粉末，再用去离子水和无水乙醇清洗，于烘箱烘干得到掺杂ZnA2S4基半导体应力发光材料Zn1‑
x
M
x
A2S4。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭登峰，朱明炬，郑元钿，李旭，黄泽锋，罗江承，王春枫，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：