專利名稱：一種藍紫光納米光儲存材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光電子材料技術領域，涉及一種光信息存儲材料，具體地說是一種藍紫光納米光存儲材料及其制備方法，更確切地說是一種發(fā)光型光存儲材料。
目前，發(fā)光型光存儲材料只有電子俘獲體材料[J.Lingmayer，Solidstate Technology/August，135(1998)]。電子俘獲材料中存在發(fā)光中心和電子陷阱，利用藍綠光寫入，紅外光讀出。光存儲時，藍綠光激發(fā)介質(zhì)使發(fā)光中心離子離化，釋放的電子被電子陷阱中心俘獲。讀出時，紅外光激發(fā)了陷阱中的電子，使電子脫離陷阱重新回到發(fā)光中心，從而產(chǎn)生紅色發(fā)光。這樣，只有被寫入的地方在紅外光讀出時才有紅光發(fā)射，來進行光存儲。電子俘獲的光存儲存在一個嚴重問題在紅外光讀出時，電子俘獲材料發(fā)光來自信息寫入時存儲于材料中的光能，即發(fā)光強度正比于陷阱中電子的數(shù)目，由于存儲電子數(shù)目有限，因此，信息寫入后讀出次數(shù)少。當寫入的光能經(jīng)過幾次讀出全部以發(fā)光形式釋放后，寫入的信息消失，不能再讀出。另外，由于波長的限制，利用紅外光讀出也限制了存儲密度。
納米材料具有與一般體材料不同的物理性質(zhì)，其中包括發(fā)光和光學性質(zhì)，具有開發(fā)多種新型功能材料的巨大潛力。但納米材料作為光存儲材料，尤其是作為藍紫光納米光存儲材料還未見報道。
通常的非納米ZnSMn粉末材料是一種很好的黃色發(fā)光粉和電致發(fā)光薄膜材料，沒有光存儲性能。
本發(fā)明針對目前發(fā)光型光存儲材料——電子俘獲材料在存儲中讀出次數(shù)少和存儲密度低的不足，利用納米材料比表面積大的特點，及表面態(tài)對發(fā)光強度的顯著影響，根據(jù)納米ZnSMn光存儲特性，目的是提供一種藍紫光納米光儲存材料及制備方法。
本發(fā)明根據(jù)在納米ZnSMn實驗發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象，即在藍紫光輻射下，580nm發(fā)光強度大幅度增強的現(xiàn)象(Irradiation-inducedluminescence enhancement effect of ZnSMn2+nanoparticales in polymerfilms，Jiaqi Yu，Huimin Liu，Yanyun wang，F(xiàn).E.Fernandez，Weiye Jia，Lingdong Sun，Chunming Jin，Dan Li，Junye Liu，Shihua Huang，Optics，Letters，22，913(1997))，而且這種增強可永久保持，提出利用這個性質(zhì)進行藍紫光納米光儲存思想。引起納米ZnSMn的發(fā)光性能顯著變化，是由于納米顆粒具有大的比表面積，表面態(tài)對發(fā)光強度影響很大。利用藍紫光輻射可改善表面態(tài)，因此可永久改變納米材料發(fā)光的強度，利用材料在被藍紫光輻照和未輻照處發(fā)光強度的顯著差別可進行光存儲。
本發(fā)明的納米ZnSMn材料的納米尺寸應小于50nm。利用此納米材料進行光存儲的步驟如下首先用藍紫光對材料待存儲區(qū)域進行一定劑量的輻照，這是光信息寫入過程。然后用小劑量藍紫光激發(fā)該區(qū)域探測580nm發(fā)光，這是信息讀出過程。讀出時，材料上沒被輻照的區(qū)域發(fā)光很弱，被輻照的區(qū)域發(fā)光大幅度增強，發(fā)光的強或弱反映出材料在該點被光寫入或未寫入，因此可在材料上進行逐點藍紫光二進制光存儲。本發(fā)明中，讀出的發(fā)光能量來自讀出光，而不是象電子俘獲材料那樣，發(fā)光來自寫入時存儲的有限光能。因此，本發(fā)明的材料的光存儲，在信息寫入后，讀出次數(shù)大幅度提高。根據(jù)實驗結果，讀出時所用讀出光的劑量最多只需寫入劑量的萬分之一，也就是說，可讀出一萬次以上。由于藍紫光具有較短波長及材料由納米單元組成，存儲密度高。
本發(fā)明的納米光存儲材料屬于利用發(fā)光強度差異進行光存儲，屬發(fā)光型光存儲材料。
本發(fā)明的制備方法是用化學共沉淀方法合成的。首先配制乙酸鋅和乙酸錳的乙醇溶液。按乙酸鋅同乙酸錳的摩爾比為1000∶1～100∶1的配比把乙酸鋅和乙酸錳溶于乙醇溶劑中，向溶液中加入無水乙醇，配制0.01％～0.1％摩爾濃度的乙酸鋅和0.001％～0.01％摩爾濃度的乙酸錳的乙醇溶液。向溶液通入H2S氣體，控制氣體流量在10ml/分～50ml/分，可控制納米顆粒尺寸。對分散納米顆粒的溶液進行離心，得到納米顆粒。如需要薄膜材料，可將分散納米顆粒的溶液按10∶1～1∶1比例加入成膜有機聚合物中，待乙醇揮發(fā)后，得到分散納米顆粒的有機聚合物薄膜材料。
本發(fā)明屬于發(fā)光型光存儲納米材料，利用納米顆粒具有大的比表面積，表面態(tài)對發(fā)光強度影響大的特點，進行光的寫入和讀出。實驗結果表明，讀出時所用讀出光的劑量最多只需寫入劑量的萬分之一，可讀出萬次以上。另外由于藍紫光具有較短波長及材料由納米單元組成，因此，存儲密度高。
實施例樣品制備納米ZnSMn是用化學共沉淀方法合成的。首先配制乙酸鋅和乙酸錳的乙醇溶液。按0.01M和0.0001M配比把乙酸鋅和乙酸錳溶于乙醇溶液，向溶液中加入無水乙醇，使鋅的摩爾濃度為0.1M％。向溶液通入H2S氣體，控制氣體流量10ml/min，10分鐘后停止，獲得直徑為5nm的顆粒。取10毫升分散納米顆粒的溶液，與1毫升PVB(聚乙烯醇縮定醛)乙醇溶液混合，然后倒入器皿中，在室溫下自然揮發(fā)，得到0.3mm厚薄膜。
光讀寫利用GaN中藍紫光成份，10mW光經(jīng)透鏡聚焦到上述方法中獲得的薄膜表面上，光斑為1平方微米，輻照時間100微秒，使輻照后發(fā)光強度提高50倍，進行信息寫入。讀出時，將輻照光強減弱百分之一，激發(fā)材料，激發(fā)時間1微秒，探測580nm光發(fā)光強度。探測時發(fā)光經(jīng)580nm帶通慮光片，由光電二極管接收。由上述化學共沉淀方法合成的納米ZnSMn新型光存儲材料，在藍紫光輻射后發(fā)光強度得到顯著永久提高，并不受讀出次數(shù)的影響，克服了以往電子俘獲材料的不足。而且，由于利用藍紫光讀寫，存儲密度大大提高。
權利要求
1.一種藍紫光納米光儲存材料，其特征是用化學共沉淀合成的納米ZnSMn，納米尺寸小于50nm，在藍紫光輻照下，580nm發(fā)光強度大幅增強，未被輻照的區(qū)域發(fā)光很弱；所述的納米ZnSMn用藍紫光對待存儲區(qū)進行一定劑量的輻照，580nm的光信息被寫入，用小劑量藍紫光激發(fā)待存儲區(qū)探測580nm發(fā)光，580nm光信息被讀出。
2.根據(jù)權利要求1所述的藍紫光納米儲存材料，其特征是通過對580nm光信息的寫入和讀出，被輻照區(qū)和未被輻照發(fā)光強和弱，可在材料上進行逐點藍紫光二進制光存儲。
3.根據(jù)權利要求1所述的藍紫光納米光儲存材料的制備方法，其特征是采用化學共沉淀合成方法，按乙酸鋅同乙酸錳的摩爾比為1000∶1～100∶1的配比，把乙酸鋅和乙酸錳溶于乙醇溶劑中，向溶液中加入無水乙醇，配制0.01％～0.1％摩爾濃度的乙酸鋅和0.001％～0.01％摩爾濃度的乙酸錳的乙醇溶液，向溶液通入H2S氣體，流量為10ml/min～50ml/min；對分散的納米顆粒的溶液進行離心，得到納米顆粒。
4.根據(jù)權利要求3所述的藍紫光納米光儲存材料的制備方法，其特征是將分散納米顆粒的溶液按10∶1～1∶1比例加入成膜有機聚合物中，待乙醇揮發(fā)后，得到分散納米顆粒的有機聚合物薄膜材料。
5.根據(jù)權利要求4所述的藍紫光納米光儲存材料的制備方法，其特征是按乙酸鋅同乙酸錳的摩爾比為100∶1的配比，把乙酸鋅和乙酸錳溶于乙醇溶劑，加入無水乙醇，使鋅的摩爾濃度為0.1％，通入流量為10ml/min的H2S氣體10分鐘；將分散納米顆粒的溶液加入聚乙烯醇縮定醛乙醇溶液混合，室溫下自然揮發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光信息存儲技術,是一種發(fā)光型藍光納米光存儲材料及其制備方法。本發(fā)明利用納米材料具有較多的表面態(tài)特點,設計出一類特殊納米光學材料,在紫外光輻照下,表面態(tài)發(fā)生性質(zhì)改變,引起材料發(fā)光強度發(fā)生顯著永久變化,從而可利用輻照前后發(fā)光強度的顯著變化,實現(xiàn)藍紫光光存儲。所述的材料為納米ZnS:Mn,采用化學共沉淀方法合成納米顆?；蜻M一步制成薄膜。此種光存儲材料與其它發(fā)光型光存儲材料相比,具有多次讀出性能好的優(yōu)點。而且,由于藍紫光具有較短波長及材料由納米單元組成,存儲密度高。
文檔編號C09K9/00GK1363642SQ0110274
公開日2002年8月14日 申請日期2001年1月4日 優(yōu)先權日2001年1月4日
發(fā)明者張家驊, 黃世華, 虞家琪 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所