基本信息
- 項目名稱：
- 新型錫酸鹽光存儲材料的研制及其信息存儲概念模型的制作
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 針對光存儲技術(shù)在材料方面的關(guān)鍵問題，以堿土錫酸鹽為研究對象，通過實驗篩選，得到了兩種具有優(yōu)秀光存儲特性和實際應(yīng)用潛力的新型光存儲材料：Mg2SnO4和Sr2SnO4:Tb3+,Li+。Mg2SnO4具有較強的長余輝和光存儲現(xiàn)象。而Sr2SnO4:Tb3+,Li+由于余輝很弱，具有更好的光存儲性能，并利用該材料制作了光存儲概念模型。結(jié)果表明：光存儲技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵在于材料的永久存儲的和激光器的超細精度。
- 詳細介紹：
- 電子俘獲型超高密度光存儲技術(shù)是繼磁存儲、燒坑光盤存儲和閃存后的第四代海量信息存儲技術(shù)。光存儲技術(shù)的關(guān)鍵在于具有優(yōu)良紅外上轉(zhuǎn)換光激勵現(xiàn)象的發(fā)光材料。然而目前，人們只在堿土硫化物和一些長余輝材料中觀察到了紅外上轉(zhuǎn)換光激勵現(xiàn)象。由于硫化物不穩(wěn)定且有污染，而長余輝又會削弱光存儲性能，因此尋找一種沒有長余輝或者余輝很弱的氧化物體系就成為光存儲技術(shù)發(fā)展及其實際應(yīng)用的關(guān)鍵。本作品選取物理化學性質(zhì)穩(wěn)定、且具有較多蓄能陷阱的堿土錫酸鹽作為研究對象，通過實驗篩選，首次發(fā)現(xiàn)了兩種具有實際應(yīng)用潛力的新型光存儲材料：Mg2SnO4 和Sr2SnO4:Tb3+,Li+。研究結(jié)果表明：Mg2SnO4 在紫外光寫入信息后，用紅外激光可以讀出很強的綠色光信號，不過由于Mg2SnO4 具有很強的長余輝，因此其信息存儲時間和強度有限。另一方面，Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 在紅外激光激發(fā)下也體現(xiàn)很強的綠色光信號，由于Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 幾乎沒有余輝，因此其具有了較好的實際應(yīng)用價值。為了探索光存儲技術(shù)的實現(xiàn)途徑和現(xiàn)有技術(shù)難點，我們利用所開發(fā)的新型Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 光存儲材料制作了電子俘獲型信息光存儲光盤及其光驅(qū)系統(tǒng)的概念演示模型，結(jié)果表明：光存儲技術(shù)實際應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸在于信息可永久存儲的光存儲材料和超細精度的紫外-紅外激光器。因此本作品的研究成果不僅具有較好的實際應(yīng)用價值，而且對于豐富人們對錫酸體系發(fā)光性能的認識，啟迪新型光存儲材料及信息光存儲技術(shù)的研發(fā)思路具有一定的理論啟發(fā)意義。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品的撰寫目的是：制備出具有優(yōu)良光存儲性能和較好應(yīng)用潛力的新型光存儲材料，理解其基本的光存儲機理，同時探索光存儲技術(shù)的實現(xiàn)途徑及技術(shù)難點。 本作品的基本思路是：選擇具有較多蓄能陷阱的類尖晶石結(jié)構(gòu)的堿土錫酸鹽體系作為研究對象，采用實驗篩選的辦法尋找具有優(yōu)良光存儲性能的新型光存儲材料，同時根據(jù)我們所獲得新型光存儲材料的特點，設(shè)計制作信息光存儲概念模型，探索其實現(xiàn)途徑和技術(shù)難點。
科學性、先進性及獨特之處
- 1,本作品針對信息光存儲技術(shù)在材料方面的關(guān)鍵問題，開展新型實用光存儲材料的探索性研制，因此屬于科學前沿，具有顯著的科學性。 2,本作品獲得了兩種具有優(yōu)良光存儲性能和一定實際應(yīng)用價值的新型氧化物光存儲材料，在實用材料開發(fā)方面有一定的突破性和先進性。 3,本作品不僅獲得了具有實用潛力的光存儲材料，還根據(jù)所獲材料的特點，制作了信息光存儲概念光盤模型，為光存儲技術(shù)的實現(xiàn)途徑和技術(shù)難點提出了建設(shè)性意見。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 1,所獲得的Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 由于余輝很弱，因此其光存儲時間較長，具有了較好的實際應(yīng)用價值。 2,對光存儲機理的研究結(jié)論為將來光存儲材料的改性或新材料的開發(fā)提供了一些理論啟發(fā)。 3,利用本作品所開發(fā)的新型Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 光存儲材料制作了信息光存儲光盤的概念模型，通過模型的演示，提出了信息光存儲技術(shù)將來的發(fā)展關(guān)鍵在于可永久存儲的光存儲材料和超細精度的激光器。
學術(shù)論文摘要
- 電子俘獲型超高密度光存儲技術(shù)是繼磁存儲、燒坑光盤存儲和閃存后的第四代海量信息存儲技術(shù)。光存儲技術(shù)的關(guān)鍵在于具有優(yōu)良紅外上轉(zhuǎn)換光激勵現(xiàn)象的發(fā)光材料。然而目前，人們的研究對象主要為堿土硫化物和一些長余輝材料，由于硫化物不穩(wěn)定且有污染，而長余輝又會削弱光存儲性能，因此尋找一種性能更加優(yōu)異的光存儲材料就成為光存儲技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用的關(guān)鍵。本文選取物理化學性質(zhì)穩(wěn)定、且具有較多蓄能陷阱的堿土錫酸鹽作為研究對象，通過實驗篩選，首次發(fā)現(xiàn)了兩種新型光存儲材料：Mg2SnO4 和Sr2SnO4:Tb3+,Li+。研究表明：Mg2SnO4在紫外光寫入信息后，用紅外激光可以讀出很強的綠色光信號，但由于較強的長余輝能量損失，其信息存儲時間和強度有限。此外，Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 也具有較好的光存儲性能，而且該材料幾乎沒有余輝，因此其具有更好的實際應(yīng)用價值。為了探索光存儲技術(shù)的實現(xiàn)途徑和技術(shù)難點，我們利用所開發(fā)的Sr2SnO4:Tb3+,Li+光存儲材料制作了電子俘獲型信息光存儲光盤及其光驅(qū)系統(tǒng)的概念演示模型，結(jié)果表明：光存儲技術(shù)實際應(yīng)用的關(guān)鍵在于信息可永久存儲的光存儲材料和超細精度的紫外-紅外激光器。
獲獎情況
- 1, Minghui Yu, Qingsong Qin, Jiachi Zhang*, et al，The persistent luminescence and up conversion photostimulated luminescence properties of nondoped Mg2SnO4 material. Journal of Applied Physics. 108 (2010) 123518. SCI Impact=2.201. 2, Qingsong Qin, Minghui Yu, Jiachi Zhang* et al, Up-conversion photostimulated luminescence of Mg2SnO4 for optical storage. Chinese Physics Letters. Vol. 28, No. 2 (2011) 027802. SCI Impact=0.743. 3, Qingsong Qin, Minghui Yu, Jiachi Zhang* et al, The photoluminescence, afterglow and up conversion photostimulated luminescence of non-doped and Eu3+ doped Mg2SnO4 phosphors for optical storage. Journal of Luminescence. In press. SCI Impact=1.628. 4，Qingsong Qin, Minghui Yu, Jiachi Zhang* et al Synthesis and infrared up-conversion photostimulated luminescence properties of a novel optical storage material Sr2SnO4:Tb3+,Li+ , Acta Physcal Sinical. SCI Impact=1.165. 5,2010年獲本校課外學術(shù)作品展一等獎以及本校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行動計劃校級二等獎;2011年獲本省挑戰(zhàn)杯一等獎。
鑒定結(jié)果
- 本作品取材新穎，采用簡單工藝，制備出高效、穩(wěn)定、環(huán)保的新型光存儲材料。經(jīng)查新，具有獨創(chuàng)性，已發(fā)表學術(shù)論文兩篇，可在超高密度、超高速度光盤存儲、影像存儲、信息處理、光量子計算、紅外探測等方面得到應(yīng)用。
參考文獻
- [1] W. Chen, A. G. Joly, and J. Z. Zhang, Phys. Rev. B 64, 041202 (2001). [2] H. Zeng, J. Song, D. Chen, S. Yuan, X. Jiang, Y. Cheng, Y. Yang, and G. Chen, Opt. Express 16, 6502 (2008). [3] R. Inoue, M. Kitagawa, T. Nishigaki, D. Morita, K. Ichino, H. Kobayashi, M. Ohishi, and H. Saito, J. Cryst. Growth 198–199, 1196 (1999). [4]LindmayerJ.Anewerasableopticalmemory[J].SolidStateTechnology,31(8):135—138(1988). [5] S. Sapra, A. Prakash, A. Ghangrekar, N. Periasamy, and D. D. Sarma, J. Phys. Chem. B 109, 1663 (2005). [6] X. Y. Wang, W. Yu, J. Zhang, J. Aldana, X. Peng, and M. Xiao, Phys. Rev. B 68, 125318 (2003). [7] Zhang Y, Wang B, Liu X and Xiao M J. Appl. Phys. 107 103502(2010). [8]Chen, R; Wang, YH; Hu, YH; Hu, ZF; Liu, C,JOURNAL OF LUMINESCENCE,; 128 (7): 1180(2008). [9] Liao.J. S, Qiu.B, Wen.H.R, Chen.J.L,You.W.X Mater.Res.Bull. 44 1863(2009).
同類課題研究水平概述
- “電子俘獲型光存儲材料”的概念自1986年提出以來，世界各國都開展了大量相關(guān)研究。目前主要的研究對象也都集中在堿土金屬硫化物方面（CaS，BaS，SrS，ZnS等），雖然硫化物具有很好的紅外上轉(zhuǎn)換光激勵現(xiàn)象，且存儲強度較穩(wěn)定，存儲時間較長，但其物理化學穩(wěn)定性很差，易分解，這將大大縮短光存儲設(shè)備的有效使用壽命。另一方面，硫化物在生產(chǎn)應(yīng)用中還會對人體和我們的生活環(huán)境造成嚴重的污染，因此堿土金屬硫化物并不是信息光存儲技術(shù)實際應(yīng)用的最佳選擇，現(xiàn)有與硫化物有關(guān)的研究也只能更多的提供一些關(guān)于光存儲機理的基礎(chǔ)性理論依據(jù)。近年來，人們在一些具有長余輝發(fā)光的穩(wěn)定的氧化物體系中也發(fā)現(xiàn)了紅外上轉(zhuǎn)換光激勵現(xiàn)象，其典型代表包括SrAl2O4:Eu2+,Dy3+，Y2O2S:Eu3+,Tm3+ 等體系，然而，由于這類材料具有很強的長余輝（通常超過4個小時），因此通過紫外輻照而存儲在蓄能陷阱中的電子很容易在常溫環(huán)境中就釋放出來，因此雖然這類材料的初始光存儲讀出強度很高，但其放置一段時間后的光存儲強度衰減嚴重，甚至消失，因此具有很強長余輝發(fā)光的光存儲材料也并不具備實際應(yīng)用價值。而在本作品中，我們首次獲得了兩種物理化學穩(wěn)定的，且具有較好光存儲性能的新型氧化物光存儲材料，其中的Sr2SnO4:Tb3+,Li+ 由于余輝很弱，所以與已有的長余輝光存儲材料相比，其信息存儲強度和時間大大提高，具有了一定的實際應(yīng)用潛力。
