具有应力响应功能的SrAl2O4:Eu发光薄膜的设计、制备及性能研究

本项目按照实验计划从SrAl2O4:Eu应力发光薄膜的制备、利用弹性树脂修饰薄膜表面以及薄膜应力发光机理进行研究，取得以下结果：.1. 采用异质-同质双缓冲层的方法，以200nm厚Al2O3薄膜和600nm厚SrAl2O4:Eu作为异质缓-同质冲层来消除SrAl2O4:Eu与基板的热膨胀系数和晶格之间较大的差别，成功在Si基板上制备2um厚SrAl2O4:Eu应力发光陶瓷薄膜。并且所制备的SrAl2O4:Eu/Al2O3/Si发光薄膜保持了稳定的摩擦应力发光特性，持续旋转数百个周期，其应力发光强度保持不变这为我们未来将此发光薄膜用作应力发光传感器奠定基础。.2. 选择硅胶作为弹性组分，与SrAl2O4:Eu纳米颗粒均匀混合，利用印刷的方法在钢基板上制备均匀应力发光复合薄膜。目前已经制备厚度可控，并具有良好发光性能高弹性SrAl2O4:Eu/Si Rubber薄膜。由于SrAl2O4:Eu颗粒均匀的分散到Si Rubber中，阻止了外界水蒸气与SrAl2O4:Eu颗粒的接触，解决了SrAl2O4:Eu遇水易分解的缺点。并且应力发光强度与应力之间呈良好的线性关系，这说明利用应力发光薄膜可以实现对物体所受应力进行精密检测，更为重要的是应力发光测试结果表明能够在0-5 N内实现高灵敏度检测。.3.结合热释发光、光致发光以及应力发光光谱探究了应力发光的机制。结果表明SrAl2O4:Eui发光薄膜应力发光光谱与其光致发光光谱一致，其峰值位于521 nm，这说明所制备发光薄膜的应力发光也应归结于Eu2+的5d→4f（4f65d组态到基态4f7）跃迁发光。同时，热释发光的结果表明发光薄膜中存在大量的陷阱，且通过不同温度热释发光曲线的结果估算发光薄膜中陷阱的深度为0.7436eV。这些结果说明SrAl2O4:Eu发光薄膜所具有的良好的应力发光性质可能是由施加应力引起的物体晶格形变所产生的能量，诱导陷阱中存在电子重新返回发射能级而产生的发光。.4. 利用光电倍增管、超声发生器组装了薄膜声致应力发光检测装置，可以采集应力发光强度数据。利用该装置测试的结果表明，SrAl2O4:Eu陶瓷膜以及高弹性复合膜均可被超声所引起的振动激发而产生应力发光性能；并利用该装置研究了10-100N高频微弱力作用下的应力发光。研究结果表明SrAl2O4:Eu应力发光薄膜能够很好的检测高频超声振动。