新型长余辉发光材料的研究(3)
1.3.2 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，在软化学合成中占有重要地位。溶胶－凝胶法的化学过程首先是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三文空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固制备出分子乃至纳米结构的材料。以柠檬酸作为络合剂，采用柠檬酸络合溶胶—凝胶法进行合成。首先将柠檬酸溶于一定比例的乙醇和水的混合溶液中，溶解形成透明溶液，按照化学计量比向溶液中加入醋酸锌和硝酸镓（1mol/L-1），再向此溶液中加入适量的硝酸铬，搅拌形成透明均匀的溶液，并在85℃进行水浴保温，随着水分不断蒸发，金属柠檬酸络合物脱水形成酯，溶液逐渐由稳定的溶胶转变为凝胶。将凝胶在100℃加热，去除水分形成干凝胶粉末。将干凝胶在650℃空气气氛中预烧3h，再在一定温度下煅烧，即获得ZnGa2O4:Cr3+发光粉体。
采用溶胶-凝胶法制备能够在较低的煅烧温度下得到结晶良好的单相粉体，降低了粉体合成的温度。缺点是很难控制浓度，经常出现无法凝胶的现象。
1.4 长余辉发光材料的发光和余辉机理
发光机理是长余辉材料研究的核心。长余辉材料与光激励材料、热释光材料通属于电子俘获材料。长余辉材料可以看作是一种特殊的热释光材料，即在常温下能实现热释光的材料。缺陷是导致长余辉长生的直接原因。缺陷可以俘获激发态的电子，使得发光体的发射效率降低，但如果被俘获的电子能在室温下逃逸出来，并与激活电子符合，就能产生长余辉发光。由于这个过程十分复杂，目前为止还没有有效的手段来表征。Jorma 等人的研究发现EPR 和 Mossbauer 都不能较好的表征长余辉发光材料中的缺陷问题[5]。目前为止，最有效的表征手段仍是热释光谱。
1.5 影响余辉时间长短的因素
长余辉衰减特性就是发光材料亮度随时间变化规律的性质。对于长余辉衰减曲线可利用ST-86LA型屏幕亮度机、HP34401A惠普仪几何数据采集系统，测量得到。其试验装置如图1.5.1所示。首先用激光发源激发样品，然后切断电源，由亮度测试仪所得到的亮度，再经过光电倍增管检测后转换为电压信号由计算机检测。
图 1.5.1 长余辉衰减曲线试验装置
图 1.5.2 热释发光能带模型
余辉讨间的长短取决于陷阱深度，通常采用热释发光法测量陷阱深度。热释发光法的
基本原理为：发光样品在激发光源照射下，夹带中获得足够能量的电子跃迁到导带，处于激发态的电子的一部分将在很短的时间内与发光中心A复合发光，这个过程通常称为荧光过程。同时另一部分电子，被陷阱H所俘获。如果陷队很浅，俘获的电子大部分将在室温下重新获释，并且复合发光，这个过程称为磷光过程，这样的陷阱，储存能量的本领是很低的，而在那些相当深的在室温下足够稳定存储电子的陷阱，通过过加热才能把电子释放出来，并且和发光中心复合发光。如图1.5.2所示。
1.6 主要影响因素——陷阱深度的测量方法
陷阱深度通常可以采用两种方法确定:加热速率法和峰形拟合半宽法。下面分介绍这两种方法。
方法一:加热速率法测定陷阱深度