钙掺杂自激活锗酸锌长余辉材料的多色余辉及动态防伪应用

长余辉材料在安全指示、防伪和生物成像等领域具有广泛应用前景,但其缺陷调控及余辉机理尚不清晰。自激活长余辉材料以其物质组成及晶体结构简单,便于研究余辉机理而受到关注。本研究以自激活长余辉材料锗酸锌为基质,采用高温固相反应合成得到了一系列钙掺杂的长余辉材料Zn_(2–x)Ca_(x)GeO_(4)(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)。实验表明,在锗酸锌中掺杂钙元素后,使用376 nm紫外光激发时,观察到锗酸锌基质样品的黄色发光峰;同时在267 nm激发下,Zn_(1.5)Ca_(0.5)GeO_(4)荧光强度增强了6.2倍。从余辉光谱和余辉衰减曲线上看,Zn_(1.5)Ca_(0.5)GeO_(4)初始余辉强度增强了25.1倍;并且在所考察的300 s余辉时间里,与锗酸锌相比,Zn_(1.5)Ca_(0.5)GeO_(4)保持了近5倍的余辉强度。进一步热释曲线表征显示,材料主要陷阱的深度在0.7 eV左右;加入合适浓度的Ca^(2+)后,其热释峰显著变强,表明钙掺杂后陷阱密度显著增加。最后利用不同发射波长的余辉衰减差别,实现了“花朵”颜色的动态变化,表明所得材料在动态防伪领域具有一定应用前景。