MBiO_2Cl(M=Ca,Sr,Ba)材料的合成、能带计算及发光性能研究

摘要

采用固相合成方法制备出CaBiO2Cl,SrBiO2Cl和BaBiO2Cl粉体,研究了该Sillen系列铋基氧卤化合物的光学带隙、电子结构及发光性能.基于密度泛函理论计算表明,SrBiO2Cl和BaBiO2Cl均为直接带隙半导体材料,与吸收光谱实验结果相符合.在X射线和紫外光激发下三者均具有宽的可见光发射带(400—550nm),尤其是BaBiO2Cl粉体的光输出强度约为Bi4Ge3O12(BGO)粉体光输出强度的1.4倍,并且具有更短的衰减时间,发光衰减时间的主要部分为100ns(22%)和300ns(41%),而BGO粉体的主要衰减时间为300ns(75%).实验分析表明,该化合物发光性能与晶体结构中Bi—O(Cl)键长及碱土金属离子的半径相关.同时BaBiO2Cl具有较大的密度(6.98g/cm3),因此它是一种具有潜在应用价值的闪烁材料.