发光与显示课题组在稀土余辉机理方面取得新进展

近期，我院发光与显示课题组在稀土余辉机理方面取得新进展，研究成果“New Mechanistic Insights into Persistent Luminescence in Rare-Earth Co-Doped Phosphate Phosphors”以河北大学为第一单位发表在Advanced Optical Materials（2025, 13, e02250）。博士生范萱为论文第一作者，李磊朋博士和杨艳民教授为通讯作者。

余辉（Persistent luminescence, PersL）具有悠久历史，指某些材料体系在激发停止后持续数秒至数天的发光，通常以紫外线光和高能辐射（如X射线、α、β或γ射线）作为激发源。迄今为止，多种余辉材料已经应用于装饰、应急照明、信息存储、防伪等领域。尽管余辉领域研究日趋繁荣，但仍然存在一些挑战和分歧，特别是在涉及余辉机理方面。本文以YPO₄:Ce³⁺、YPO₄:Dy³⁺和YPO₄:Ce³⁺/Dy³⁺为研究对象，发现：X射线充能之后，Ce³⁺和Dy³⁺的余辉均能被清晰记录到；通过测量荧光发射光谱（PL）、荧光激发光谱（PLE）和荧光衰减曲线，证实了Ce³⁺向Dy³⁺的有效能量转移，这暗示Ce³⁺和Dy³⁺在空间上是接近的。相较于各自单掺样品，YPO₄:Ce³⁺/Dy³⁺体系中Ce³⁺和Dy³⁺余辉时长和强度均得到明显改善，表明共掺杂的“1+1>2”协同效应。同时，通过监测YPO₄:Ce³⁺/Dy³⁺发光强度的动态变化，发现Ce³⁺的引入可以稳定Dy³⁺。以上细节表明：Ce³⁺和Dy³⁺之间似乎形成了某种空间近邻的束缚态，或者为某种形式的由Ce³⁺和Dy³⁺组成的缔合物，即：Ce³⁺俘获空穴，Dy³⁺吸引电子，Ce³⁺和Dy³⁺同时作为陷阱中心，电子和空穴相互吸引可能产生类似于[Ce³⁺-空穴]̶[电子-Dy³⁺]的缔合物；此外，Ce³⁺和Dy³⁺也同时作为发光中心，即：充能停止后，在热刺激下[Ce³⁺-空穴]̶[电子-Dy³⁺]中的电子和空穴复合从而将能量传递给Ce³⁺和Dy³⁺，最后产生Ce³⁺和Dy³⁺二者的余辉。以上实验现象为理解稀土余辉机理提供了新颖证据，也为设计新型长余辉材料提供了参考和思路。

以上工作得到国家自然科学基金、河北省教育厅项目、河北大学自然科学交叉学科研究计划、河北大学高层次引进人才项目以及河北大学物理科学与技术学院公共测试中心的大力支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adom.202502250