超长余辉发光材料的制备与性质研究(3)
1.2 长余辉发光材料的基本组成
长余辉发光材料一般是由基质(作为材料主体的化合物)和掺杂物两部分组成。掺杂物一般主要包括激活剂，辅助激活剂，共激活剂和助熔剂。在一些发光材料中还掺入电荷补偿剂等来改善发光性能。
基质是与长余辉发光材料发光性能密切相关的合成过程中形成的化合物，其在发光材料中的含量一般都在90％以上，主要起禁锢掺杂离子和吸收能量的作用。某些无机物之所以具有发光性能是与基质晶格里产生的结构缺陷和杂质缺陷有关。由于发光材料基质的热歧化作用出现的结构缺陷所引起的发光叫非激活发光(或自激活发光)，这种发光不需要添加激活杂质。在高温下向基质晶格中加入掺杂物时会出现杂质缺陷，由这种缺陷引起的发光叫激活发光。大部分的发光材料是激活型的，需要有选择地在基质中加入微量的掺杂物。
激活剂是相对于某种基质而言的，对特定的基质起激活作用，能使原来不发光或发光很弱的材料产生发光现象。激活剂含量一般很少，为基质材料的几十到几百分之一，但在材料发光过程中却起着核心作用，对材料的发射光谱形状和余辉特性存在明显的影响。激活剂添加量过小，激活剂的作用不明显，添加量过高，可能引起浓度猝灭。在一种发光材料中，可能存在一种激活离子也可能有两种或两种以上的激活离子。在只有一种激活离子的发光材料中，激活离子起发光中心的作用；在具有两种及以上激活离子的发光材料中，有的激活离子可能不起到发光的作用，而是促进另外的激活离子发光，增强其发光亮度，延长余辉时间，这样的激活离子称为辅助激活剂。若共存的激活离子都能发光，则称它们为共激活剂。
助熔剂是当长余辉发光材料合成温度较高时，为了降低合成温度，达到节能、减时，降低成本的作用，人们往发光材料中添加的另一种掺杂物。助熔剂能够降低发光材料的合成温度，对材料的发光性能又不具有负作用。有的助熔剂还同时起到助熔和补偿电荷的作用。在发光材料合成过程中，激活离子进入基质晶格时会引起电荷的增加或减少，为了达到电荷平衡，有利于激活离子进入基质晶格，人们在长余辉发光材料中加入一种掺杂物称为电荷补偿剂。电荷补偿剂一般为碱金属阳离子和氯离子等。
1.3 长余辉发光材料的种类和特性
长余辉发光材料是一类吸收了激发光能并将能量储存起来，光激发停止后，再把储存的能量以光的形式慢慢释放出来，并可持续较长时间的发光材料。由于这种激发吸收光储能-发光(余辉)一再激发一再发光过程可无限重复，和蓄电池的充电一放电一再充电一再放电的反复重复过程相似，因而又可称为蓄光型发光材料。系统科学地研究长余辉发光材料始于十九世纪中叶，但直到二十世纪初才开始正式生产和应用，而且最初的长余辉发光材料几乎都是硫化物系列。直到二十世纪九十年代初期，才陆续正式推出蓄光性能优于硫化物的铝酸盐体系发光材料。
表1-1 各种长余辉发光材料的特性比较
种类 发光颜色 代表品种组成 发射峰/nm 余辉时间/min 特点
硫化物 红色 CaS:Eu,TM 650 45 发光颜色丰富,但化学稳定性和耐候性差,余辉时间较短.
蓝色 CaSrS:Bi 450 90
黄绿色 ZnS:Cu,Co 530 500
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