侯桂芹　張穎　賈志芳

【摘 要】電子俘獲光存儲技術(shù)作為當今發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮男畔⒋鎯夹g(shù)，已越來越引起人們的重視。本文介紹了幾類典型的電子俘獲光存儲材料，分析了各種材料的特點及其存在的問題，并對電子俘獲光存儲材料的研究進行了展望。

【關(guān)鍵詞】電子俘獲材料；光存儲；信息技術(shù)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和信息設備的迅速更新，各種信息載體對自身的記憶功能和存儲功能提出了更高的要求。為適應時代的發(fā)展，信息載體不僅要求其記憶材料具有信息儲存量大、高存儲密度的功能，而且還要其具有高數(shù)據(jù)傳輸率、高存儲壽命、高的擦寫次數(shù)及很高的重復操作性。就拿迅速發(fā)展的計算機技術(shù)來說，電子俘獲光存儲技術(shù)當屬發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮男畔⒋鎯夹g(shù)。

1 幾類典型的電子俘獲光存儲材料

以BaFBr為代表，常用于X射線或紫外光影像存儲。讀出光波長在400～700 nm之間，讀出發(fā)光為380～400nm之間的藍紫色發(fā)光。該種材料為研究最早、具有最強實用化程度的電子俘獲材料之一，其光激勵發(fā)光機理的研究，奠定了電子俘獲光存儲機理研究的基礎。

目前BaFX：Eu2+（X=C1，Br）的光激勵發(fā)光機理的模型主要有以下幾類：其一，以日本Takahashi K為代表的導帶復合模型；其二，以德國von Seggern H為代表的隧穿模型；其三，近年新提出的導帶隧穿并行模型[1]。

1.2 AES型電子俘獲材料（AE= Ca，Sr ）

例如SrS：Eu，Sm等。該類材料的寫入光波長在紫外或藍光區(qū)，讀出光在近紅外區(qū)域，讀出發(fā)光波長范圍從綠光到紅光。除了用于光信息存儲外，該材料還廣泛應用于光信息處理中。

對于SrS：Eu2+，Sm3+的電子俘獲機理，一般認為： Eu2+是發(fā)光中心，Sm3+是電子陷阱，在寫入讀出時分別產(chǎn)生如下離化、復合或俘獲過程： Eu2+～Eu3+ +e， Sm3++e～Sm2+，但新的研究發(fā)現(xiàn)將Sm3+獨立地作為電子陷阱仍存在問題[2]。最新的發(fā)光機理研究表明，雜質(zhì)引起的缺陷而不是雜質(zhì)本身承擔電子俘獲中心或空穴俘獲中心，離子雜質(zhì)的價態(tài)在激發(fā)后的光存儲狀態(tài)下沒有發(fā)生改變。光激勵吸收帶以外的波長范圍的Sm3+吸收峰（6H5/2-6 F1/2，3/2）沒有發(fā)生變化，由此Sm3+離子在激發(fā)前后的價態(tài)和數(shù)量并沒有發(fā)生變化，即Sm3+在激發(fā)后沒有因為電子俘獲或空穴俘獲轉(zhuǎn)變?yōu)镾m2+或Sm4+[3]。

研究表明，共摻雜時，Eu2+離子的束縛空穴能力遠大于Sm3+離子；Sm3+離子的作用就是與俘獲中心組成為復合體陷阱并影響陷阱能級的深度，使陷阱在室溫下能穩(wěn)定地存儲電子。一些過渡元素離子或稀土離子也有這個作用，如Mn、La。

典型的有KC1：Eu、Cs Br：Eu等。其寫入波長為X射線或紫外光，讀出光波長范圍從綠光到紅光，讀出發(fā)光波長范圍從藍光到綠光。該類型為新興的一類電子俘獲存儲材料，一般具有較深的陷阱，讀出衰減較慢。

在材料改進方面，新研究的KCl：Eu，KBr：Eu，NaCl：Cu等的紫外（X射線）存儲，具有相對較緩慢的讀出衰減，可更好地彌補BaFB：的較快衰減特性。這類材料雖然容易制備成單晶，但是摻雜后易潮解，部分材料還可能具有放射性，不利于民用。而且部分材料的有效原子系數(shù)小，不利于做高能射線存儲，也限制了使用范圍。另外在此類材料中發(fā)現(xiàn)的光激勵發(fā)光衰減慢的原因尚未得到很好的解釋，深陷阱不易擦除（或存儲信息殘留）對反復使用也不利。

1.4 玻璃陶瓷電子俘獲材料

玻璃陶瓷材料為近年來最新投入研究的電子俘獲光存儲材料。已有報道用于電子俘獲的玻璃陶瓷材料有硼酸鹽玻璃陶瓷、氟鋁酸鹽玻璃陶瓷和氟鋯酸鹽玻璃陶瓷等。氟氧化物玻璃陶瓷的研究目前正在進行中。玻璃陶瓷的結(jié)構(gòu)是以玻璃作為基質(zhì)，鑲嵌有若干摻有稀土發(fā)光中心的微晶[4]。由于玻璃陶瓷材料均勻且各向同性，不存在雙折射及光散射現(xiàn)象，因此能得到更高的空間分辨率。眾所周知，玻璃陶瓷經(jīng)過高溫燒結(jié)，性質(zhì)穩(wěn)定，易于存放和加工，以此為基質(zhì)，又可克服以往電子俘獲材料穩(wěn)定性不好的缺點。

最近研究的氟氧化物玻璃陶瓷在化學穩(wěn)定性、機械度、激光損傷敏值等指標上都有明顯的優(yōu)越性，而且易制成各種形狀。它雖然在宏觀上獲得了光激勵發(fā)光，但是有關(guān)光激勵發(fā)光的來源，以及相關(guān)的電子、空穴俘獲中心的位置和存在方式，存儲能量的傳遞等仍然是有待研究解決的問題。

2 電子俘獲光存儲機理

電子俘獲是一種光激勵發(fā)光現(xiàn)象[5]。光激勵發(fā)光是指材料受到輻照時，產(chǎn)生的自由電子和空穴被俘獲在晶體內(nèi)部的陷阱中，從而將輻照能量存儲起來，當受到光激勵時（波長比輻照光長），這些電子和空穴脫離陷阱而復合發(fā)光。因而這種材料被形象地稱為“電子浮獲材料”。電子俘獲光存儲寫入與讀出的簡單原理，如圖1所示。

當用寫入光輻照時，材料中產(chǎn)生大量的電子和空穴，這些電子和空穴被俘獲在晶體內(nèi)部的陷阱中，從而將輻射能量存儲起來。當受到光激勵時（即讀出光，能量小于寫入光），陷阱中的載流子（電子和空穴）脫離陷阱而與發(fā)光中心復合發(fā)光。圖1中，過程1表示晶體受電離輻射產(chǎn)生躍過禁帶的自由電子和空穴，過程2、4表示自由電子被俘獲并暫時存儲在陷阱中，過程3、5存儲在陷阱中的電子和空穴在受可見光或紅外光激勵時躍遷出陷阱，又處于自由狀態(tài)，過程6、7、8表示這些自由電子和空穴可以在材料中的某些發(fā)光中心離子的局域能級上發(fā)生復合，而把它們所帶的能量以一定波長的能量（hv）釋放出來從而完成整個讀出及寫入過程。電子俘獲光存儲的寫入（激發(fā)），讀出（激勵）的波長范圍，受基質(zhì)的晶格影響，也受雜質(zhì)原子，晶格缺陷，以及一些破壞晶格周期性的界面等的影響。破壞了晶格的周期性，就可能在禁帶中形成一些定域能級，定域能級的不同，直接影響了激發(fā)、激勵以及激勵發(fā)光的不同。電子俘獲材料正是選擇了不同基質(zhì)以及摻雜，得到了不同波段的存取，電子俘獲材料的讀寫波長由材料中的發(fā)光中心決定。

3 存在問題

由以上分析可見，現(xiàn)有的電子俘獲光存儲材料還存在了很多的問題，而解決這些問題的一個最有效的途徑就是開發(fā)新的材料。硅酸鋅即為一種良好的基質(zhì)材料，它具有良好的化學穩(wěn)定性、允許高摻量摻雜光活性離子等特點，Zn2SiO4：Mn2+還有良好的發(fā)光性能，且由于其制備簡單，成本低廉已經(jīng)在熒光材料中得到了應用。但這種材料在電子俘獲光存儲方面的研究和應用卻鮮有報道。硅酸鋅的研究已越來越引起人們的重視，必將推動光存儲材料的進一步研究與開發(fā)。

【參考文獻】

[1]趙輝，王永生，徐征，等.光激勵發(fā)光的并行模型[J].物理學報，1998 （2）：334-338.

[2]何志毅，王永生，孫力等.SrS：Eu與SrS：Eu，Sm中電子陷阱與光存儲研究[J].物理學報，2000（7）：1377-1380.

[3]He Z Y，Wang Y S，Sun L，et，al. The role of Sm ions in optical storage of SrS：Eu，Sm[J].Science in china 2001，44（9）：1189-1196.

[4]秦冠仕，秦偉平，陳寶玖等.Tm3+和Er3+共摻雜的氟氧化物玻璃陶瓷材料結(jié)構(gòu)和上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)的研究[J].發(fā)光學報，2001，22（4）：398-400.

[5]孫力，王永生.電子俘獲光存儲材料的研究進展[J].激光與紅外，2001，31（5）：261-265.

[責任編輯：曹明明]

【摘 要】電子俘獲光存儲技術(shù)作為當今發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮男畔⒋鎯夹g(shù)，已越來越引起人們的重視。本文介紹了幾類典型的電子俘獲光存儲材料，分析了各種材料的特點及其存在的問題，并對電子俘獲光存儲材料的研究進行了展望。

【關(guān)鍵詞】電子俘獲材料；光存儲；信息技術(shù)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和信息設備的迅速更新，各種信息載體對自身的記憶功能和存儲功能提出了更高的要求。為適應時代的發(fā)展，信息載體不僅要求其記憶材料具有信息儲存量大、高存儲密度的功能，而且還要其具有高數(shù)據(jù)傳輸率、高存儲壽命、高的擦寫次數(shù)及很高的重復操作性。就拿迅速發(fā)展的計算機技術(shù)來說，電子俘獲光存儲技術(shù)當屬發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮男畔⒋鎯夹g(shù)。

1 幾類典型的電子俘獲光存儲材料

以BaFBr為代表，常用于X射線或紫外光影像存儲。讀出光波長在400～700 nm之間，讀出發(fā)光為380～400nm之間的藍紫色發(fā)光。該種材料為研究最早、具有最強實用化程度的電子俘獲材料之一，其光激勵發(fā)光機理的研究，奠定了電子俘獲光存儲機理研究的基礎。

目前BaFX：Eu2+（X=C1，Br）的光激勵發(fā)光機理的模型主要有以下幾類：其一，以日本Takahashi K為代表的導帶復合模型；其二，以德國von Seggern H為代表的隧穿模型；其三，近年新提出的導帶隧穿并行模型[1]。

1.2 AES型電子俘獲材料（AE= Ca，Sr ）

例如SrS：Eu，Sm等。該類材料的寫入光波長在紫外或藍光區(qū)，讀出光在近紅外區(qū)域，讀出發(fā)光波長范圍從綠光到紅光。除了用于光信息存儲外，該材料還廣泛應用于光信息處理中。

對于SrS：Eu2+，Sm3+的電子俘獲機理，一般認為： Eu2+是發(fā)光中心，Sm3+是電子陷阱，在寫入讀出時分別產(chǎn)生如下離化、復合或俘獲過程： Eu2+～Eu3+ +e， Sm3++e～Sm2+，但新的研究發(fā)現(xiàn)將Sm3+獨立地作為電子陷阱仍存在問題[2]。最新的發(fā)光機理研究表明，雜質(zhì)引起的缺陷而不是雜質(zhì)本身承擔電子俘獲中心或空穴俘獲中心，離子雜質(zhì)的價態(tài)在激發(fā)后的光存儲狀態(tài)下沒有發(fā)生改變。光激勵吸收帶以外的波長范圍的Sm3+吸收峰（6H5/2-6 F1/2，3/2）沒有發(fā)生變化，由此Sm3+離子在激發(fā)前后的價態(tài)和數(shù)量并沒有發(fā)生變化，即Sm3+在激發(fā)后沒有因為電子俘獲或空穴俘獲轉(zhuǎn)變?yōu)镾m2+或Sm4+[3]。

研究表明，共摻雜時，Eu2+離子的束縛空穴能力遠大于Sm3+離子；Sm3+離子的作用就是與俘獲中心組成為復合體陷阱并影響陷阱能級的深度，使陷阱在室溫下能穩(wěn)定地存儲電子。一些過渡元素離子或稀土離子也有這個作用，如Mn、La。

典型的有KC1：Eu、Cs Br：Eu等。其寫入波長為X射線或紫外光，讀出光波長范圍從綠光到紅光，讀出發(fā)光波長范圍從藍光到綠光。該類型為新興的一類電子俘獲存儲材料，一般具有較深的陷阱，讀出衰減較慢。

在材料改進方面，新研究的KCl：Eu，KBr：Eu，NaCl：Cu等的紫外（X射線）存儲，具有相對較緩慢的讀出衰減，可更好地彌補BaFB：的較快衰減特性。這類材料雖然容易制備成單晶，但是摻雜后易潮解，部分材料還可能具有放射性，不利于民用。而且部分材料的有效原子系數(shù)小，不利于做高能射線存儲，也限制了使用范圍。另外在此類材料中發(fā)現(xiàn)的光激勵發(fā)光衰減慢的原因尚未得到很好的解釋，深陷阱不易擦除（或存儲信息殘留）對反復使用也不利。

1.4 玻璃陶瓷電子俘獲材料

玻璃陶瓷材料為近年來最新投入研究的電子俘獲光存儲材料。已有報道用于電子俘獲的玻璃陶瓷材料有硼酸鹽玻璃陶瓷、氟鋁酸鹽玻璃陶瓷和氟鋯酸鹽玻璃陶瓷等。氟氧化物玻璃陶瓷的研究目前正在進行中。玻璃陶瓷的結(jié)構(gòu)是以玻璃作為基質(zhì)，鑲嵌有若干摻有稀土發(fā)光中心的微晶[4]。由于玻璃陶瓷材料均勻且各向同性，不存在雙折射及光散射現(xiàn)象，因此能得到更高的空間分辨率。眾所周知，玻璃陶瓷經(jīng)過高溫燒結(jié)，性質(zhì)穩(wěn)定，易于存放和加工，以此為基質(zhì)，又可克服以往電子俘獲材料穩(wěn)定性不好的缺點。

最近研究的氟氧化物玻璃陶瓷在化學穩(wěn)定性、機械度、激光損傷敏值等指標上都有明顯的優(yōu)越性，而且易制成各種形狀。它雖然在宏觀上獲得了光激勵發(fā)光，但是有關(guān)光激勵發(fā)光的來源，以及相關(guān)的電子、空穴俘獲中心的位置和存在方式，存儲能量的傳遞等仍然是有待研究解決的問題。

2 電子俘獲光存儲機理

電子俘獲是一種光激勵發(fā)光現(xiàn)象[5]。光激勵發(fā)光是指材料受到輻照時，產(chǎn)生的自由電子和空穴被俘獲在晶體內(nèi)部的陷阱中，從而將輻照能量存儲起來，當受到光激勵時（波長比輻照光長），這些電子和空穴脫離陷阱而復合發(fā)光。因而這種材料被形象地稱為“電子浮獲材料”。電子俘獲光存儲寫入與讀出的簡單原理，如圖1所示。

當用寫入光輻照時，材料中產(chǎn)生大量的電子和空穴，這些電子和空穴被俘獲在晶體內(nèi)部的陷阱中，從而將輻射能量存儲起來。當受到光激勵時（即讀出光，能量小于寫入光），陷阱中的載流子（電子和空穴）脫離陷阱而與發(fā)光中心復合發(fā)光。圖1中，過程1表示晶體受電離輻射產(chǎn)生躍過禁帶的自由電子和空穴，過程2、4表示自由電子被俘獲并暫時存儲在陷阱中，過程3、5存儲在陷阱中的電子和空穴在受可見光或紅外光激勵時躍遷出陷阱，又處于自由狀態(tài)，過程6、7、8表示這些自由電子和空穴可以在材料中的某些發(fā)光中心離子的局域能級上發(fā)生復合，而把它們所帶的能量以一定波長的能量（hv）釋放出來從而完成整個讀出及寫入過程。電子俘獲光存儲的寫入（激發(fā)），讀出（激勵）的波長范圍，受基質(zhì)的晶格影響，也受雜質(zhì)原子，晶格缺陷，以及一些破壞晶格周期性的界面等的影響。破壞了晶格的周期性，就可能在禁帶中形成一些定域能級，定域能級的不同，直接影響了激發(fā)、激勵以及激勵發(fā)光的不同。電子俘獲材料正是選擇了不同基質(zhì)以及摻雜，得到了不同波段的存取，電子俘獲材料的讀寫波長由材料中的發(fā)光中心決定。

3 存在問題

由以上分析可見，現(xiàn)有的電子俘獲光存儲材料還存在了很多的問題，而解決這些問題的一個最有效的途徑就是開發(fā)新的材料。硅酸鋅即為一種良好的基質(zhì)材料，它具有良好的化學穩(wěn)定性、允許高摻量摻雜光活性離子等特點，Zn2SiO4：Mn2+還有良好的發(fā)光性能，且由于其制備簡單，成本低廉已經(jīng)在熒光材料中得到了應用。但這種材料在電子俘獲光存儲方面的研究和應用卻鮮有報道。硅酸鋅的研究已越來越引起人們的重視，必將推動光存儲材料的進一步研究與開發(fā)。

【參考文獻】

[1]趙輝，王永生，徐征，等.光激勵發(fā)光的并行模型[J].物理學報，1998 （2）：334-338.

[2]何志毅，王永生，孫力等.SrS：Eu與SrS：Eu，Sm中電子陷阱與光存儲研究[J].物理學報，2000（7）：1377-1380.

[3]He Z Y，Wang Y S，Sun L，et，al. The role of Sm ions in optical storage of SrS：Eu，Sm[J].Science in china 2001，44（9）：1189-1196.

[4]秦冠仕，秦偉平，陳寶玖等.Tm3+和Er3+共摻雜的氟氧化物玻璃陶瓷材料結(jié)構(gòu)和上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)的研究[J].發(fā)光學報，2001，22（4）：398-400.

[5]孫力，王永生.電子俘獲光存儲材料的研究進展[J].激光與紅外，2001，31（5）：261-265.

[責任編輯：曹明明]

【摘 要】電子俘獲光存儲技術(shù)作為當今發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮男畔⒋鎯夹g(shù)，已越來越引起人們的重視。本文介紹了幾類典型的電子俘獲光存儲材料，分析了各種材料的特點及其存在的問題，并對電子俘獲光存儲材料的研究進行了展望。

【關(guān)鍵詞】電子俘獲材料；光存儲；信息技術(shù)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和信息設備的迅速更新，各種信息載體對自身的記憶功能和存儲功能提出了更高的要求。為適應時代的發(fā)展，信息載體不僅要求其記憶材料具有信息儲存量大、高存儲密度的功能，而且還要其具有高數(shù)據(jù)傳輸率、高存儲壽命、高的擦寫次數(shù)及很高的重復操作性。就拿迅速發(fā)展的計算機技術(shù)來說，電子俘獲光存儲技術(shù)當屬發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮男畔⒋鎯夹g(shù)。

1 幾類典型的電子俘獲光存儲材料

以BaFBr為代表，常用于X射線或紫外光影像存儲。讀出光波長在400～700 nm之間，讀出發(fā)光為380～400nm之間的藍紫色發(fā)光。該種材料為研究最早、具有最強實用化程度的電子俘獲材料之一，其光激勵發(fā)光機理的研究，奠定了電子俘獲光存儲機理研究的基礎。

目前BaFX：Eu2+（X=C1，Br）的光激勵發(fā)光機理的模型主要有以下幾類：其一，以日本Takahashi K為代表的導帶復合模型；其二，以德國von Seggern H為代表的隧穿模型；其三，近年新提出的導帶隧穿并行模型[1]。

1.2 AES型電子俘獲材料（AE= Ca，Sr ）

例如SrS：Eu，Sm等。該類材料的寫入光波長在紫外或藍光區(qū)，讀出光在近紅外區(qū)域，讀出發(fā)光波長范圍從綠光到紅光。除了用于光信息存儲外，該材料還廣泛應用于光信息處理中。

對于SrS：Eu2+，Sm3+的電子俘獲機理，一般認為： Eu2+是發(fā)光中心，Sm3+是電子陷阱，在寫入讀出時分別產(chǎn)生如下離化、復合或俘獲過程： Eu2+～Eu3+ +e， Sm3++e～Sm2+，但新的研究發(fā)現(xiàn)將Sm3+獨立地作為電子陷阱仍存在問題[2]。最新的發(fā)光機理研究表明，雜質(zhì)引起的缺陷而不是雜質(zhì)本身承擔電子俘獲中心或空穴俘獲中心，離子雜質(zhì)的價態(tài)在激發(fā)后的光存儲狀態(tài)下沒有發(fā)生改變。光激勵吸收帶以外的波長范圍的Sm3+吸收峰（6H5/2-6 F1/2，3/2）沒有發(fā)生變化，由此Sm3+離子在激發(fā)前后的價態(tài)和數(shù)量并沒有發(fā)生變化，即Sm3+在激發(fā)后沒有因為電子俘獲或空穴俘獲轉(zhuǎn)變?yōu)镾m2+或Sm4+[3]。

研究表明，共摻雜時，Eu2+離子的束縛空穴能力遠大于Sm3+離子；Sm3+離子的作用就是與俘獲中心組成為復合體陷阱并影響陷阱能級的深度，使陷阱在室溫下能穩(wěn)定地存儲電子。一些過渡元素離子或稀土離子也有這個作用，如Mn、La。

典型的有KC1：Eu、Cs Br：Eu等。其寫入波長為X射線或紫外光，讀出光波長范圍從綠光到紅光，讀出發(fā)光波長范圍從藍光到綠光。該類型為新興的一類電子俘獲存儲材料，一般具有較深的陷阱，讀出衰減較慢。

在材料改進方面，新研究的KCl：Eu，KBr：Eu，NaCl：Cu等的紫外（X射線）存儲，具有相對較緩慢的讀出衰減，可更好地彌補BaFB：的較快衰減特性。這類材料雖然容易制備成單晶，但是摻雜后易潮解，部分材料還可能具有放射性，不利于民用。而且部分材料的有效原子系數(shù)小，不利于做高能射線存儲，也限制了使用范圍。另外在此類材料中發(fā)現(xiàn)的光激勵發(fā)光衰減慢的原因尚未得到很好的解釋，深陷阱不易擦除（或存儲信息殘留）對反復使用也不利。

1.4 玻璃陶瓷電子俘獲材料

玻璃陶瓷材料為近年來最新投入研究的電子俘獲光存儲材料。已有報道用于電子俘獲的玻璃陶瓷材料有硼酸鹽玻璃陶瓷、氟鋁酸鹽玻璃陶瓷和氟鋯酸鹽玻璃陶瓷等。氟氧化物玻璃陶瓷的研究目前正在進行中。玻璃陶瓷的結(jié)構(gòu)是以玻璃作為基質(zhì)，鑲嵌有若干摻有稀土發(fā)光中心的微晶[4]。由于玻璃陶瓷材料均勻且各向同性，不存在雙折射及光散射現(xiàn)象，因此能得到更高的空間分辨率。眾所周知，玻璃陶瓷經(jīng)過高溫燒結(jié)，性質(zhì)穩(wěn)定，易于存放和加工，以此為基質(zhì)，又可克服以往電子俘獲材料穩(wěn)定性不好的缺點。

最近研究的氟氧化物玻璃陶瓷在化學穩(wěn)定性、機械度、激光損傷敏值等指標上都有明顯的優(yōu)越性，而且易制成各種形狀。它雖然在宏觀上獲得了光激勵發(fā)光，但是有關(guān)光激勵發(fā)光的來源，以及相關(guān)的電子、空穴俘獲中心的位置和存在方式，存儲能量的傳遞等仍然是有待研究解決的問題。

2 電子俘獲光存儲機理

電子俘獲是一種光激勵發(fā)光現(xiàn)象[5]。光激勵發(fā)光是指材料受到輻照時，產(chǎn)生的自由電子和空穴被俘獲在晶體內(nèi)部的陷阱中，從而將輻照能量存儲起來，當受到光激勵時（波長比輻照光長），這些電子和空穴脫離陷阱而復合發(fā)光。因而這種材料被形象地稱為“電子浮獲材料”。電子俘獲光存儲寫入與讀出的簡單原理，如圖1所示。

當用寫入光輻照時，材料中產(chǎn)生大量的電子和空穴，這些電子和空穴被俘獲在晶體內(nèi)部的陷阱中，從而將輻射能量存儲起來。當受到光激勵時（即讀出光，能量小于寫入光），陷阱中的載流子（電子和空穴）脫離陷阱而與發(fā)光中心復合發(fā)光。圖1中，過程1表示晶體受電離輻射產(chǎn)生躍過禁帶的自由電子和空穴，過程2、4表示自由電子被俘獲并暫時存儲在陷阱中，過程3、5存儲在陷阱中的電子和空穴在受可見光或紅外光激勵時躍遷出陷阱，又處于自由狀態(tài)，過程6、7、8表示這些自由電子和空穴可以在材料中的某些發(fā)光中心離子的局域能級上發(fā)生復合，而把它們所帶的能量以一定波長的能量（hv）釋放出來從而完成整個讀出及寫入過程。電子俘獲光存儲的寫入（激發(fā)），讀出（激勵）的波長范圍，受基質(zhì)的晶格影響，也受雜質(zhì)原子，晶格缺陷，以及一些破壞晶格周期性的界面等的影響。破壞了晶格的周期性，就可能在禁帶中形成一些定域能級，定域能級的不同，直接影響了激發(fā)、激勵以及激勵發(fā)光的不同。電子俘獲材料正是選擇了不同基質(zhì)以及摻雜，得到了不同波段的存取，電子俘獲材料的讀寫波長由材料中的發(fā)光中心決定。

3 存在問題

由以上分析可見，現(xiàn)有的電子俘獲光存儲材料還存在了很多的問題，而解決這些問題的一個最有效的途徑就是開發(fā)新的材料。硅酸鋅即為一種良好的基質(zhì)材料，它具有良好的化學穩(wěn)定性、允許高摻量摻雜光活性離子等特點，Zn2SiO4：Mn2+還有良好的發(fā)光性能，且由于其制備簡單，成本低廉已經(jīng)在熒光材料中得到了應用。但這種材料在電子俘獲光存儲方面的研究和應用卻鮮有報道。硅酸鋅的研究已越來越引起人們的重視，必將推動光存儲材料的進一步研究與開發(fā)。

【參考文獻】

[1]趙輝，王永生，徐征，等.光激勵發(fā)光的并行模型[J].物理學報，1998 （2）：334-338.

[2]何志毅，王永生，孫力等.SrS：Eu與SrS：Eu，Sm中電子陷阱與光存儲研究[J].物理學報，2000（7）：1377-1380.

[3]He Z Y，Wang Y S，Sun L，et，al. The role of Sm ions in optical storage of SrS：Eu，Sm[J].Science in china 2001，44（9）：1189-1196.

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