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Li_2B_4O_7薄膜的制备与掺杂及其光学性质的研究

【摘要】: Li_2B_4O_7材料在被辐射照射后会储存接受的辐射信息,以光释光或热释光的形式释放出来,其数目与接受的辐射剂量密切相关。这一特性可应用于辐射剂量的测量。并且,该物质的有效原子序数Ze=7.26,十分接近人体组织的有效原子序数(Ze=7.13),因此在检测射线强度和分辨射线种类方面都有很好的使用前景。在研究热释光与光释光性质之前,对材料的光学性质的研究是十分有必要的,通过光学性质的研究我们可以获得薄膜材料的能级结构、禁带宽度等信息。我们研究了掺杂后的薄膜的光致发光特性,初步研究了杂质的特征发光谱、杂质能级以及发光淬灭中心对薄膜发光特性的影响。为以后的研究工作积累必要的资料。本工作利用溶胶凝胶法、丝网印刷法制备Li_2B_4O_7薄膜,通过X射线衍射测试对薄膜进行定性分析,用可见-紫外分光光度计以及光致发光法测量薄膜的光学性质;并利用金属元素(Cu、In)掺杂对Li_2B_4O_7薄膜进行了光学性质的改性。XRD分析结果表明溶胶凝胶法制备的薄膜杂相较多,这不利于薄膜在辐射剂量学中的应用,因此还需要对溶胶凝胶法进行进一步的改善;丝网印刷法制备的Li_2B_4O_7薄膜,没有杂相,并能够很好的控制膜厚,由于Li_2B_4O_7熔点较高,在高温下不易分解和被氧化,因此在干燥或烧结之后也没有其它相的产生。用Cu、In元素掺杂的方法观察Li_2B_4O_7薄膜的光学性质的变化,实验结果表明,掺杂之后的Li_2B_4O_7:Cu,In薄膜与Li_2B_4O_7:Cu薄膜均存在2种吸收机制、光学禁带宽度均比未掺杂时的窄,这将有利于改善Li_2B_4O_7材料的热释光及光释光性质。光致发光实验结果表明,轻度Cu掺杂能够增大Li_2B_4O_7薄膜的发光强度,但当Cu重度掺杂的时候出现了发光淬灭;Cu、In共掺杂时,发现原先Li_2B_4O_7:Cu薄膜的发光强度随Cu浓度的增加而逐渐减弱。

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