Eu2+掺杂KCaCl3晶体的生长及发光性能

李 嫚 耿巨峰 王昊宇 杨晨乐 潘尚可 潘建国

(宁波大学材料科学与化学工程学院，浙江省光电探测材料及器件重点实验室，宁波 315211)

稀土卤化物闪烁晶体是指以稀土卤化物为主要组成或以稀土离子为激活剂，在吸收高能射线(X射线、γ射线)或高能粒子后，发出紫外或可见光的晶体材料，也是人们研究得最早的一类闪烁材料，因具有优异的高能射线发光性能而被人们所熟知，如 LaBr3∶Ce[1]、NaI∶Tl[2]、SrI2∶Eu[3]等。但由于此类化合物原材料昂贵且极易潮解，限制了其更广泛的应用。探索其他低成本、发光性能良好的闪烁材料成为人们研究的热点。

近年来，Eu2+掺杂的复合稀土卤化物引起人们极大的兴趣，此类复合稀土卤化物由碱金属和碱土金属以一定化学计量比混合生长制得，它能在一定程度上弥补单稀土卤化物生长难度大、易潮解等缺点。其中较为典型的当属AMX3型和AM2X5型化合物[4-8](A=碱金属，M=碱土金属，X=Cl、Br、I)，其利用Eu2+取代碱土金属离子晶格格位，从而产生可见光波段高效率的4f65d1→4f7发光。如美国田纳西大学Loyd等生长制得的大尺寸的KCaI∶Eu[9]和KSrI[10]325单晶，它们都具备十分优异的闪烁发光性能，如高光产额、快衰减和强发光效率等，有望在医学成像、安全检查、高能物理等领域取得广泛应用。对于KCaX3∶Eu型化合物(X=Cl、Br、I)，KCaBr3∶Eu和KCaI3∶Eu近年来均有文献报道，而KCaCl3∶Eu化合物的生长及闪烁发光性能的研究却未有报道。我们结合研究热点，采用低廉原料KCl和CaCl2，通过坩埚下降法生长KCaCl3∶Eu单晶，并对其发光性能进行了研究，希望得到一种在高能射线激发下具备优良发光性能的闪烁晶体材料。……