在Bi3+激活的镓酸盐荧光体中，由于缺陷调控作用而实现了超快速充电的橙色持久发光现象，这一特性可用于防伪应用

《Optical Materials》：Super rapidly charged orange persistent luminescence in Bi3+-activated gallate phosphor induced by defects regulation for anti-counterfeiting

基于缺陷调控的SrBaZn2?xGa2?yO7:Bi3?橙红色长余辉发光材料在365nm紫外光下仅需10秒充电即可实现12小时以上持久发光，通过热释光分析揭示了缺陷调控对陷阱分布的优化机制，为安全标识和防伪应用提供了新材料。

　　在现代材料科学领域，持久发光（Persistent Luminescence, PersL）材料因其独特的发光特性，被广泛应用于多个领域。这些材料在外部激发源关闭后仍能持续发光，展现出巨大的应用潜力。然而，尽管PersL材料在亮度、持续时间、发光颜色等方面取得了显著进展，其充电时间这一关键性能指标却长期未受到足够重视。本文针对这一问题，探讨了一种基于缺陷调控的新型橙色PersL材料SrBaZn_2-xGa_2-yO₇:m%Bi³⁺，并展示了其在充电效率方面的突破性进展。

持久发光材料的核心原理在于其内部的缺陷结构和陷阱分布。当材料受到光照激发时，电子会被激发到导带，随后通过陷阱能级缓慢释放，从而产生持续的发光现象。因此，通过调控这些缺陷和陷阱，可以显著提升材料的发光性能。然而，以往的研究主要集中在材料的发光颜色、初始亮度和持续时间上，对于充电时间的优化却鲜有涉及。这导致许多现有的PersL材料在实际应用中存在充电时间过长的问题，限制了其在某些高要求场景中的使用。

为了克服这一瓶颈，研究人员采用了一种创新的缺陷调控方法，成功开发出一种具有超快速充电能力的橙色PersL材料。该材料仅需365纳米光照射10秒，即可实现超过12小时的持久发光。这一成果不仅展示了材料在充电效率方面的显著提升，也为未来PersL材料的开发提供了新的思路。通过分析材料的持久发光光谱和热发光光谱，研究团队揭示了其发光机制，并进一步探讨了缺陷调控在提升材料性能中的作用。

在实际应用中，持久发光材料被广泛用于安全标识、防伪技术以及信息存储等领域。例如，夜视材料因其较长的发光时间，被广泛应用于应急照明和安全指示。然而，这些材料的高生产成本和较差的稳定性限制了其在某些应用场景中的推广。相比之下，橙色PersL材料因其独特的发光特性和较低的生产成本，展现出更广阔的应用前景。此外，随着近红外（NIR）PersL材料的不断涌现，其在生物医学成像和生物检测中的潜力也逐渐被挖掘。这些材料不仅具有较长的发光时间，还能够穿透生物组织，为深入研究提供新的工具。

尽管如此，目前关于可见光谱范围内的PersL材料，尤其是暖色系（570–750 nm）的开发仍相对滞后。这一现象可能与材料的能带结构和缺陷调控难度有关。例如，红色PersL材料Y₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺虽然具有良好的发光性能，但其高成本和低稳定性限制了其大规模应用。因此，开发高效、低成本且具有良好稳定性的暖色PersL材料成为当前研究的热点。

本文所研究的SrBaZn_2-xGa_2-yO₇:m%Bi³⁺材料，正是在这一背景下被设计和合成的。通过引入Zn²⁺和Ga³⁺缺陷，研究人员成功调控了材料内部的陷阱分布，从而显著提升了其持久发光性能。实验结果显示，当材料的Zn²⁺和Ga³⁺缺陷浓度分别为0.5%和1.0%时，其充电时间缩短至仅需10秒，而发光持续时间则延长至12小时以上。这一成果不仅打破了传统PersL材料在充电时间上的限制，也为后续材料设计提供了重要的理论依据。

在材料的制备过程中，研究人员采用了高温固相法，通过精确控制原料比例和烧结条件，成功合成了目标材料。为了确保材料的纯度和结构稳定性，实验团队利用X射线衍射（XRD）技术对合成样品进行了表征。XRD结果表明，所有样品的衍射峰均与标准数据一致，说明材料具有良好的相纯度。此外，通过对材料的晶体结构进行深入分析，研究团队进一步揭示了缺陷调控如何影响其发光性能。

除了结构分析，研究团队还对材料的发光特性进行了详细研究。通过测量材料的光致发光（PL）光谱和持久发光（PersL）光谱，研究人员发现，橙色发光主要来源于Bi³⁺离子的³P₁–¹S₀能级跃迁。这一跃迁过程不仅决定了材料的发光颜色，还与其持久发光性能密切相关。进一步的热发光（TL）分析表明，材料在353 K时的发光峰对持久发光起着主导作用，这表明该温度下的陷阱释放是维持发光持续时间的关键因素。

值得注意的是，材料的充电效率与其陷阱深度密切相关。实验结果显示，SrBaZn_1.995Ga₂O₇:Bi³⁺材料的陷阱深度约为0.25–0.84 eV，这一范围内的陷阱深度有助于实现快速的电荷捕获和缓慢的释放过程，从而延长发光时间。同时，通过多次烧结和引入缺陷，材料内部形成了更多的缺陷簇，这些缺陷簇被认为是提升充电效率的重要因素。缺陷簇的形成不仅增加了材料的陷阱密度，还优化了陷阱的分布，使得电荷能够更高效地被捕获和释放。

在实际应用方面，这种新型橙色PersL材料展现出广阔的发展前景。其超快速充电特性和较长的发光时间，使其在安全标识和防伪技术中具有显著优势。例如，在安全标识领域，快速充电能力意味着材料可以在短时间内获得足够的发光能量，从而在紧急情况下提供更可靠的照明。而在防伪技术中，较长的发光时间可以用于创建更持久的标识，提高防伪效果。此外，该材料的发光波长范围也使其在信息存储和光学成像等领域具有潜在应用价值。

研究团队还指出，尽管目前已有多种可见光谱范围内的PersL材料被开发出来，但其在实际应用中仍面临诸多挑战。例如，部分材料的发光效率较低，或者在不同环境条件下表现出不稳定的发光性能。因此，未来的研究应更加关注材料的综合性能优化，包括提高发光效率、增强稳定性以及拓展应用场景。此外，材料的制备工艺也需要进一步改进，以降低生产成本并提高材料的一致性。

为了实现这些目标，研究团队建议采用多种调控策略相结合的方式。一方面，通过引入不同类型的缺陷，可以优化材料的陷阱分布，从而提升其持久发光性能。另一方面，通过改进烧结工艺和材料结构设计，可以进一步增强材料的发光效率和稳定性。此外，研究团队还强调了材料表征技术的重要性，指出通过精确的光谱分析和热发光测量，可以更全面地理解材料的发光机制，并为后续材料设计提供指导。

在这一研究的基础上，未来的工作可以进一步探索材料在不同环境条件下的性能表现。例如，材料在高温、高湿或强光照射下的稳定性如何？其发光效率是否受到外界因素的影响？这些问题的答案将有助于更全面地评估材料的应用潜力，并为实际应用提供必要的数据支持。同时，研究团队还建议对材料的长期使用性能进行测试，以确保其在实际应用中的可靠性。

此外，随着材料科学的不断发展，新型PersL材料的开发也将更加注重其多功能性和环境友好性。例如，未来的PersL材料不仅可以用于安全标识和防伪技术，还可能在生物医学、环境监测和智能材料等领域发挥重要作用。为了实现这一目标，研究团队呼吁更多的跨学科合作，结合材料科学、化学工程和光学工程等领域的知识，共同推动PersL材料的技术进步。

综上所述，本文所研究的SrBaZn_2-xGa_2-yO₇:m%Bi³⁺材料，为解决PersL材料充电时间过长的问题提供了新的思路。通过引入缺陷调控策略，研究人员成功提升了材料的持久发光性能，使其在短时间内即可获得较长的发光时间。这一成果不仅拓展了PersL材料的应用范围，也为未来材料设计和应用提供了重要的参考价值。同时，研究团队也指出了当前PersL材料研究中存在的不足，并提出了进一步优化材料性能的方向，为后续研究奠定了坚实的基础。