可控合成梯度α/β-ZnS:Cu以揭示力致发光机制

《ACS Nano》：Controllable Synthesis of Gradient α/β-ZnS:Cu for Revealing the Mechanoluminescent Mechanisms

ZnS:Cu掺杂材料通过氧辅助烧结法实现梯度α/β相调控，低铜浓度下获得纯相单结构材料，硫空位调控精确掺杂，分离发光机制证实压电性直接驱动发光。

　　

ZnS:Cu 具有带间直接跃迁特性，由于 Cu 掺杂引入了额外的能级，因此展现出复杂且可调的发光光谱，这使其成为机械发光器件的理想材料。然而，α- 和 β-ZnS:Cu 相的共存以及多种 Cu 离子掺杂方式使得各种发光过程的耦合变得复杂，也增加了对其机械发光机制的理解难度。本研究通过一种氧辅助的变温快速烧结方法，在低 Cu 浓度下合成了具有纯相和单一结构的 α/β-ZnS:Cu。氧的引入促进了硫空位的形成，从而能够精确控制 Cu 的掺杂量和位置。通过精细调节烧结过程和 Cu 浓度，成功实现了 α/β-ZnS:Cu 组成的精确调控，并同时减少了杂质含量。利用这种可调梯度的 α/β-ZnS:Cu，研究人员分离出了复杂的发光过程，证实了 ZnS:Cu 的压电效应直接促进了机械发光现象的产生。这一发现对于完善机械发光机制和优化机械发光材料的设计具有重要意义。