以硫化物为基质,掺杂稀土离子,研究在基质组成中添加其它离子以及稀土离子种类、价态和浓度对材料红外转换性能(红外响应波段、转换效率、灵敏度等)的影响,明确材料基质组成、结构、稀土掺杂配比、制备工艺与红外-可见转换的关系的内在本质。研究微光像增强器荧光屏制屏工艺条件(膜层厚度、粉体颗粒度等)与屏红外转换性能的关系。通过优化材料配方、制屏工艺参数和测试,制备出满足微光夜视要求对0.8~2μm波段响应的红外-可见上转换荧光屏。分析测试材料和转换屏的光谱特性,材料的发光中心结构、陷阱能级,以及红外-可见荧光转换机理。这类红外转换屏具有线性动态范围大、量子转换效率高、红外响应时间短、响应范围宽、使用方便(室温工作,可见光激发)、热稳定性好等优点。在微光夜视、红外探测、辐射剂量测定、红外成像、光计算、光信息处理和光存储等光电子领域具有广阔的应用前景。
以Ⅱ-Ⅵ族硫化物为基质,掺杂稀土离子,分别采用高温固相反应法、低温燃烧法、微波合成法制备红外-可见转换荧光材料。研究分析了材料的发光中心、陷阱能级和红外-可见转换发光机理。研究了基质组成、稀土离子种类、价态和浓度对材料红外转换性能的影响,明确了材料组成、结构、稀土掺杂配比、制备工艺与红外-可见转换性能的内在本质关系。系统研究了制备工艺条件对材料样品性能的影响。研究结果表明,材料的红外-可见转换过程是稀土离子在基质晶格中形成合适的陷阱能级,这些陷阱能够俘获并存储受紫外光或可见光激发跃迁到高能态的电子,当材料受到红外光的激励时,被俘获的电子会重新获得能量从陷阱中跃迁回到高能态,并与留在基态的空穴复合发射可见光。通过优化材料配方和工艺参数,制备出性能优异的红外-可见转换发光材料样品,其激发光谱位于250~600nm之间的宽带谱,红外响应光谱是位于800~1600nm之间,红外激发的发射光谱是峰值位于630nm附近的宽带谱。采用sol-gel方法对粉体进行了表面包覆研究,提高了材料的化学稳定性。通过旋涂和丝印等工艺制备了红外-可见转换荧光屏样件,并在红外转换微光像增强器中获得应用。