
2025.10.24-2025.10.27 第十二届全国稀土发光材料学术研讨会




第一作者:刘洪珍,博士研究生;通讯作者:刘泉林,教授,博士生导师;作者单位:北京科技大学 材料科学与工程学院。
在智能传感、动态显示和人工智能等前沿领域,力致发光材料凭借对机械刺激的光学响应而引起广泛关注。其中,Mn/Cu掺杂的硫化锌(ZnS)体系被视为最具潜力的代表之一,不仅已广泛应用于电致发光和光致发光器件,还在动态机械作用下表现出明亮的发光、低激发阈值和良好的自恢复性能,为新一代柔性光电器件的发展提供了可能。然而,尽管ZnS:Mn/Cu体系的应用前景广阔,其内在机理仍存在诸多未解之谜。尤其是从“力”到“光”的能量转换过程涉及压电响应、位错运动、能带结构调制和缺陷态演变等多个复杂因素的耦合作用,其微观机理尚不明确。相比ZnS:Mn,ZnS:Cu的基础研究仍较为薄弱,缺乏能够统一描述力致发光行为的物理模型。值得注意的是,相变为调控材料性能提供了一条新路径,特别是压力诱导相变不仅能触发位错的产生与运动,还可能成为揭示力致发光本质的突破口。因此,如何在简便、可控条件下诱导ZnS相变,并揭示其与ML行为的内在联系,成为深入理解其本质机理的关键之一。
近日,北京科技大学刘泉林教授团队,采用简便的实验手段实现了对ZnS:Mn/Cu相变的连续调控,并揭示了ZnS:Mn与ZnS:Cu中位错介导的力致发光行为。该研究通过精确调控单轴压力(0-30 MPa),首次在室温下实现了六方纤锌矿(wt-ZnS)向立方闪锌矿(sp-ZnS)的逐步相变,并借助热退火处理实现了可逆相变循环。单轴压力驱动的螺型位错滑移在wt-ZnS晶格中诱导形成sp-ZnS堆垛层错,其密度随压力和掺杂浓度变化,并可通过热处理部分恢复。在压力诱导相变的过程中,ZnS:Mn表现出力致发光显著增强和光致发光减弱的现象,揭示了位错在力致发光与光致发光能量转移过程中的作用;而ZnS:Cu的力致发光和光致发光强度均呈现显著猝灭,阐明了位错对Mn和Cu发光中心的电子-空穴复合过程的影响机制。本研究提出了一种可控相变的新策略,深化了对ML微观机理的理解,为力致发光材料设计与性能优化提供了参考。相关成果以题为“Mechanoluminescence of ZnS Under Easily Tailored Phase Transitions.”发表在Advanced Materials期刊。
Mechanoluminescence of ZnS Under Easily Tailored Phase Transitions.Hongzhen Liu, Yuhe Shao, Zhen Song, Jing Zhao, Quanlin Liu*(刘泉林,北京科技大学)Advanced. Materials. 2025, e11469论文链接: https://doi.org/10.1002/adma.202511469
原文刊于微信公众号「北科大材料」科研动态栏目,全文见「阅读原文」按钮,版权归原发布方所有。


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