新型黄色长余辉材料γ-SrGa2O4∶Bi3+的制备及性能

王亚杰，王忠志，王育华*

（1.兰州大学材料与能源学院，甘肃 兰州 730000；2.包头稀土研究院，内蒙古 包头 014030）

1 引 言

长余辉发光材料是一种能在外界光源激发下储存能量、激发停止后可以继续发光的材料[1]。当前，已报道的长余辉材料的发光颜色涵盖紫外光、可见光和红外光各个波段。长余辉材料作为一种节能环保的夜间照明材料，被广泛地用在交通运输、消费应急和工艺装饰等方面[2-3]。随着近些年研究的深入，长余辉材料在信息存储、光催化和生物成像等领域也展现出了良好的应用前景[4-6]。

长余辉材料的应用和其陷阱深度有着密切关系。一般来说，在320～400 K温度范围内的热释峰有利于室温长余辉发光，适合夜视照明等领域的应用；而温度更高热释峰对应的陷阱，其载流子很难在室温下释放，需要借助加热或光激励才能得以释放，因此可被用于光学信息存储[7-8]。与传统的磁存储技术相比，光学存储技术具有重复擦写性好、能耗小等优点，基于长余辉的光学存储技术具有很大优势。截至目前，在传统的Eu2+掺杂硅酸盐、铝酸盐长余辉发光材料中，关于黄色长余辉发光材料的报道相对较少。相比于商业化的蓝色、绿色长余辉荧光粉，大多数黄色长余辉材料发光亮度低、持续时间短，难以满足夜间照明的需要，可用于信息存储的更少[9-11]。

Bi3+电 子 组 态 为[Xe]4f145d106s2，其 裸 露 的6s电子对周围的晶体场很敏感，因此其发光可以覆盖整个可见光的光谱范围。近年来有许多掺杂Bi3+的多色长余辉发光材料被报道。BaGa2O4∶Bi3+的橙色长余辉可在激发停止后7 d可见[12]；CaGa2O4∶Bi3+的黄色长余辉可在移除激发源后36 h可见，研究发现在CaGa2O4中掺杂不同浓度的Bi3+离子形成了连续的缺陷态结构，导致深陷阱浓度大大增加[13]；LiScGeO4∶Bi3+和LiYGeO4∶Bi3+是两种被报道的具有优异长余辉性能的紫外长余辉材料，Shi等认为在高温烧结过程中Li的易挥发性导致材料中产生了丰富的缺陷，使得LiYGeO4∶Bi3+表现出优异的余辉性能[14-15]；Sr3Y2Ge3O12∶Bi3+的长余辉发光覆盖紫外、可见和近红外波段，其余辉可持续60 h以上且日光可激发，报道中也展示了该材料良好的信息存储能力，加热和光激励都可以实现信 息 的 读 取[16]。Sr3Y2Ge3O12∶Bi3+的 余 辉 呈 蓝 紫色，在信息读取时不如黄光对人眼敏感。Bi3+掺杂的长余辉材料具有丰富的陷阱，然而将其用于信息存储的研究还比较少，因此开发可用于信息存储的该种材料有很大意义。

在化合物SrGa2O4中存在γ和β两种晶相且都属于单斜晶系，其中γ-SrGa2O4的空间群为P121/n1而β-SrGa2O4的空间群为P121/c1。根据刘等的报道，量比为1∶1的SrCO3和Ga2O3在1 000℃烧结5 h的情况下产物为纯γ-SrGa2O4粉体。当温度高于1 000℃时，产物中γ-SrGa2O4相和β-SrGa2O4相共存，且随着温度的升高β-SrGa2O4相的含量不断增加。当温度达到1 400℃时，产物完全变为β-SrGa2O4相[17]。镓酸盐材料γ-SrGa2O4具有合成温度低和化学稳定性好的特点，其结构也容易容纳大量缺陷。本文对Bi3+掺杂的γ-SrGa2O4物相结构、能带结构、光致发光、长余辉发光性能进行了系统的研究分析。最后基于上述分析，提出了γ-SrGa2O4∶Bi3+长余辉发光的机理模型。

2 实 验

2.1 样品制备

采用高温固相法制备γ-SrGa2O4∶xBi3+（0≤x≤0.03）样 品。以SrCO3（A.R.）、Ga2O3（A.R.）和Bi2O3（A.R.）为初始原料，分别按化学计量比准确称取各组分，加入无水乙醇后充分研磨，混合均匀后放入氧化铝坩埚中。在管式炉中以900℃的温度煅烧4 h（升温速率为5℃/min），然后冷却至室温。最后取出烧好的样品研磨得到最终产物。

2.2 样品表征

材料的物相分析采用D/Max-2400型X射线衍射仪（XRD），辐射源为Cu的Kα射线（λ=0.154 178 nm）。通过日立S-3400扫描电镜（SEM）获得材料的微观结构图像。利用牛津仪器公司的能谱仪（EDS）分析元素的分布。用Lambda 950紫外可见分光光度计，以BaSO4粉末作为仪器校准及参照物，测试了γ-SrGa2O4的漫反射光谱（DRS）。利用FS5荧光光谱仪测试样品的光致发光谱（PL）、光致发光激发谱（PLE）、余辉光谱和发光衰减曲线。用PR305荧光余辉亮度测试仪（浙江大学三色仪器有限公司）记录余辉衰减曲线。热释光光谱由FJ-427A型热释光剂量仪（中核仪器厂）采集。

3 结果与讨论

3.1 γ-SrGa2O4的结构及物相分析

采用高温固相法得到了系列Bi3+掺杂的粉末样品。为了检测所得样品的物相纯度，我们对所有样品都进行了XRD测试，图1（a）给出了基质及系列掺杂样品的XRD图谱。在与γ-SrGa2O4的标准PDF卡片（ICSD-91222）对比发现，所有样品的衍射峰与标准卡片对应一致，这表明所得样品均为单相的γ-SrGa2O4。微量Bi3+离子掺杂并没有改变其物相。为了得到晶体结构的详细信息，对γ-SrGa2O4和γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样品的慢扫XRD数据进行了Rietveld精修分析，如图1（b）、（c）所示。表1给出了精修得到的详细结果，样品属于单斜晶系，其空间群为P121/n1。两个样品的精修剩余因子分别为Rwp=8.82%、Rp=6.62%和Rwp=8.70%、Rp=7.32%，说 明 精修结果是可靠的。对比两样品精修结果，发现在掺杂Bi3+后晶格参数出现了下降，这说明Bi3+替换了晶格中的大格位从而导致了晶格收缩。基于结构精修结果，我们构建了γ-SrGa2O4的 晶 体 结 构 图。如 图1（d）所 示，γ-SrGa2O4晶体中Sr有[SrO7]和[SrO5]两种不同的位 点（分 别 记 为Sr1和Sr2），而Ga被4个 氧 原子包围形成[GaO4]四面体。考虑到Sr2+（r=0.135 nm,CN=7）、Ga3+（r=0.047 nm,CN=4）和Bi3+（r=0.103 nm,CN=6），推测Bi3+离子可能会占据Sr1和Sr2的格位。

图1 （a）γ-SrGa2O4∶xBi3+（0≤x≤0.03）样品的XRD图；（b）γ-SrGa2O4样品的精修图；（c）γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样品的精修图；（d）γ-SrGa2O4的晶体结构；（e）ⅰ：γ-SrGa2O4的SEM图像，ⅱ：Sr、Ga、O和Bi元素的分布图像，ⅲ：γ-SrGa2O4的EDS能谱。Fig.1（a）The XRD patterns of γ-SrGa2O4∶xBi3+（0≤x≤0.03）.（b）Rietveld refinement of γ-SrGa2O4.（c）Rietveld refinement of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+.（d）The crystal structure diagram of γ-SrGa2O4.（e）ⅰ：SEM image of γ-SrGa2O4，ⅱ：the mapping images of elements Sr，Ga，O and Bi，respectively，ⅲ：EDS spectrum of γ-SrGa2O4.

表1 γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的Rietveld精修结果Tab.1 The crystal data of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+from the Rietveld refinement

为了进一步了解样品的形态，我们使用扫描电镜和能谱仪对γ-SrGa2O4样品进行了形貌和元素分布分析，如图1（e）所示。可以看到颗粒大小和形态是不规则的，而对单颗粒的能谱分析显示各元素在颗粒内部都是均匀分布的，说明样品内物相是均匀的。

3.2 γ-SrGa2O4的能带结构、态密度

长余辉发光性能与能带结构有着密切关系[18]。图2（a）、（b）为对γ-SrGa2O4采用广义梯度近似（GGA）计算得到的能带结构和态密度分布。由图可知，该化合物具有3.398 eV的直接带隙，为布里渊区G点对应的价带（VB）最顶端和导带（CB）最底端的能量差。VB主要来源于O的2p电子态，而CB主要由Sr的3d电子态组成，这说明带隙主要由Sr—O相互作用决定。

考虑到GGA倾向于低估材料的带隙值，我们测试了样品的漫反射光谱（DRS）来计算光学带隙（Eg），如图2所示。对于具有直接带隙的材料，计算公式为[19]：

其中α是吸收系数，hν是入射光子能量，A是一个常数，R是由DRS检测的反射率。从图2（c）中的插图可以看到，计算出来的光学带隙（Eg）约为4.568 eV。计算结果表明γ-SrGa2O4的能带结构适合掺杂从而实现长余辉发光。从图2（c）中可以发现，γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样品在250～450 nm有明显的吸收带，主要来源于Bi3+离子的3P1→1S0跃迁。

图2 （a）γ-SrGa2O4的能带结构；（b）γ-SrGa2O4的总态密度和分态密度；（c）γ-SrGa2O4和γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的漫反射光谱和计算的光学带隙。Fig.2（a）Band structure of γ-SrGa2O4.（b）Total and partial density of states of γ-SrGa2O4.（c）The DRS and optical band gap of γ-SrGa2O4 and γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+.

3.3 光致发光性能

图3（a）是γ-SrGa2O4的激发和发射光谱，其在260 nm波长的激发下发出范围为300～600 nm的光，发射光谱峰值位于425 nm。图3（b）是γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的激发和发射光谱,由图可知样品的激发峰由峰位位于250 nm和345 nm的宽带组成，对比γ-SrGa2O4的光谱，250 nm的激发宽带应来源于基质吸收，而后者归属于Bi3+离子的跃迁。对 于Bi3+，6s2电 子 构型中1S0为 基态，6s6p电子 构 型 中 分 裂 的3P0、3P1、3P2和1P1为 激 发 态。从基态1S0到激发态3P0或3P2的跃迁通常是自旋禁止的。从1S0到3P1或1P1的跃迁是宇称允许的，且由于自旋轨道耦合，具有相对较高的吸收强度。由于1S0到1P1的跃迁对应的吸收位于远紫外区，因此不予考虑[20-21]。样品发射宽带的峰值位于575 nm左右，在450 nm之前没有明显发光峰，因此基质发光对掺杂样品发光的影响可以忽略。基于上述分析，我们认为发射宽带对应的跃迁为Bi3+离 子 的3P1→1S0跃 迁。图3（c）是γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样品发射光谱的高斯拟合结果，发射光谱可以被峰位位于516 nm和575 nm的高斯峰很好地拟合，对应于晶格中两种可供Bi3+占据的Sr格位。根据Van Uitert经验公式进行位点发光归属的定性判断[22]：

其中E为发射峰位，Q为Bi3+离子P轨道的最低位置，V为激活剂离子的价态，n为中心阳离子配位数，r为被取代阳离子的半径。由于ea为常数，因此E的大小仅与n和R的乘积成正比，即大的配位数和离子半径对应更高的发射峰位置。由此可知516 nm的发射对应七配位的Sr1格位，而575 nm的发射对应五配位的Sr2格位。图3（d）是在250～430 nm激发下测得的γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+发射光谱，由图可知改变激发波长发射峰位置保持不变。我们还测试了不同浓度Bi3+掺杂下系列样品的光致发光光谱，如图3（e）所示。样品的发光强度遵循随Bi3+掺杂浓度的增大先增强后减弱的规律，在掺杂浓度为x=0.01时强度最大，这种强度先增后减的现象可以归因于浓度猝灭。为进一步证明γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+中存在多个发光中心，我们测试了样品的时间分辨光谱，相邻两个测试点的间隔为4 nm，如图3（f）所示。在该光谱中有两个明显的发光中心，与前面高斯拟合得到的两个峰位对应一致，这说明样品的发光主要源自占据Sr1和Sr2格位的Bi3+。在该光谱480～500 nm之间也可以看到发射光，这里对应的发光中心应该来源于基质自发光。

图3 （a）γ-SrGa2O4的激发光谱和发射光谱；（b）γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的激发光谱和发射光谱；（c）γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+发射光谱的高斯拟合峰；（d）在250～430 nm激发下得到的γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+发射光谱；（e）γ-SrGa2O4∶xBi3+（0≤x≤0.03）的发射光谱，插图为不同掺杂浓度样品在575 nm处的发光强度；（f）γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的时间分辨光谱。Fig.3（a）PLE and PL spectra of γ-SrGa2O4 phosphor.（b）PLE and PL spectra of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+phosphor.（c）Gaussian fitting peaks of emission spectra of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+.（d）PL spectra of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+phosphor under 250-430 nm excitations.（e）PL spectra of γ-SrGa2O4∶xBi3+（0≤x≤0.03），the inset shows the PL intensity of samples with different doping concentrations at 575 nm.（f）Time-resolved spectrum of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+phosphor.

3.4 余辉性能

在365 nm紫外光照射3 min后，在γ-SrGa2O4样品中没有观察到余辉现象，而在γ-SrGa2O4∶xBi3+中观察到黄色长余辉发光现象，其余辉光谱如图4（a）所示。与γ-SrGa2O4∶xBi3+的发光光谱相比，余辉的发光光谱表现出相似的以555 nm为中心的不对称宽带发射，两者的区别在于峰位有差别，这是由于Bi1和Bi2两个发光中心与陷阱的相互作用导致的。结果表明，Bi3+离子也是余辉过程中的主要发光中心，其发光源于Bi3+离子的3P1→1S0跃迁。随着掺杂浓度的提高，初始余辉强度先提高后由于浓度猝灭效应而降低，掺杂浓度x=0.01时余辉强度最高。图4（b）是紫外灯照射3min后，在不同放置时间所测得的γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+余辉光谱，可以从插图看到测得的所有余辉光谱峰形相似，而余辉强度刚开始迅速降低，随时间延长余辉强度降低速率放缓。

长余辉性能包括余辉强度和余辉持续时间。因此，我们测试了γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的余辉衰减曲线，如图4（c）所示。在测试之前，将样品放在紫外灯下照射直至陷阱内已充满电子，停止紫外线照射后，余辉强度在前几分钟迅速减弱，随后余辉强度的下降明显变慢。γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样品的初始余辉强度为0.266 cd/m2，余辉持续近4 h（≥0.000 32 cd/m2）。在图4（c）的插图中，对余辉衰减曲线的强度求倒数，得到的新曲线可以揭示陷阱和发射中心之间的能量转移过程。一般来说，如果余辉时间和强度倒数的函数可以用一条直线拟合，那么长余辉发光过程中有电子隧穿的现象[23]。从图4（c）的插图可以看出，余辉强度的倒数与衰减时间大致成正比。因此，陷阱中的电子不仅通过导带而且有可能直接通过隧穿效应释放从而与发光中心复合。具体来说，浅陷阱中的电子在余辉过程刚开始的时候通过导带迅速释放，深陷阱中的电子主要通过隧穿效应与附近的Bi3+复合。

图4 （a）紫外灯照射3 min后，所测得γ-SrGa2O4∶xBi3+（0≤x≤0.03）的余辉光谱；（b）紫外灯照射3 min后，在不同放置时间所测得γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的余辉光谱，插图为归一化处理的系列余辉光谱；（c）紫外灯照射3 min后，所测得γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的余辉衰减曲线，插图为对余辉衰减曲线的强度求倒数得到的曲线。Fig.4（a）LPL spectra of γ-SrGa2O4∶xBi3+（0≤x≤0.03）measured after irradiation by a UV lamp for 3 min.（b）LPL spectra of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+as a function of delay time after irradiation by a UV lamp for 3 min，the inset shows the normalized LPL spectra.（c）Afterglow decay curves of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+after irradiation by a UV lamp for 3 min.The inset shows the function of reciprocal LPL intensity（I-1）.

3.5 热释光曲线

对于长余辉材料来说，陷阱的类型、深度和浓度对于长余辉发光过程有着极为重要的作用。为了深入了解γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的陷阱中电子的捕获和释放过程，我们进行了一系列热释光曲线测试。图5（a）是紫外灯照射3 min后，所测得γ-SrGa2O4和γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样 品 的 热 释 光 曲线。相比于基质样品，掺杂Bi3+之后样品的陷阱浓度有了明显提高，这也就解释了在基质中没有观察到余辉而在掺杂样品中有着明显余辉。图5（b）是对γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样品的热释光曲线进行高斯拟合的结果，热释光曲线在339，419，489 K处有3个热释峰。一般来说，339 K属于浅陷阱，而419 K和489 K属于深陷阱。根据经验公式E=Tm/500[24]（E为陷阱深度，Tm为热释峰峰位对应的开尔文温度），γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+中陷阱的深度分别为0.678，0.838，0.978 eV。

此外我们还测试了γ-SrGa2O4∶xBi3+系列样品的热释光曲线，如图5（c）所示。不同掺杂浓度对应的热释光曲线形状相似，说明它们有类似的陷阱分布。陷阱浓度随掺杂浓度的提高先增大后由于样品的浓度猝灭而降低。图5（d）是紫外灯照射不同时间后，所测得γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的热释光谱，可以看到随照射时间的延长样品的热释光曲线强度不断增加，这意味着陷阱中捕获的电子在不断增多。

一般来说，在室温环境下，被浅陷阱捕获的电子很容易释放出来。然而，深陷阱捕获的电子却很难通过室温热扰动释放出来[25]。为了进一步揭示不同陷阱对长余辉发光的贡献，记录了γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样品在不同衰减时间下的热释光曲线（图5（e））。随着衰减时间的延长，热释光曲线中浅陷阱的峰值强度明显减小且峰位向高温方向偏移，表明陷阱释放了越来越多的载流子。在12 h后，深陷阱对应的热释峰相比于刚开始仍然没有明显降低，这意味着大量的载流子仍然储存在深陷阱中。在图5（f）中运用初始上升法，计算了γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样品在不同衰减时间下的陷阱深度。计算陷阱深度的公式为[26]：

图5 （a）紫外灯照射3 min后，所测得γ-SrGa2O4和γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的热释光谱；（b）紫外灯照射3 min后，所测得γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的热释光谱及其高斯拟合；（c）紫外灯照射3 min后，所测得γ-SrGa2O4∶xBi3+（0≤x≤0.03）的热释光谱；（d）紫外灯照射不同时间后，所测得γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的热释光谱；（e）紫外灯照射3 min后，在不同衰减时间所测得γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的热释光谱；（f）用初始上升法对γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+的热释曲线进行分析。Fig.5（a）TL spectra of γ-SrGa2O4 and γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+.（b）TL spectra of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+and their Gaussian fitting measured after stimulated by a UV lamp for 3 min.（c）TL spectra of γ-SrGa2O4∶xBi3+（0≤x≤0.03）measured after irradiation by a UV lamp for 3 min.（d）TL spectra of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+measured after irradiation by a UV lamp for different time.（e）TL spectra of γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+as a function of delay time after irradiation by a UV lamp for 3 min.（f）Initial rise method analysis on the TL curves of the γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+.

其中，I(T)为热释光曲线强度，T为温度（K），ET为陷阱深度，A和k分别为常数和玻尔兹曼常数。陷阱深度是根据拟合直线的斜率估计。随衰减时间的延长，陷阱深度的变化范围为0.675～0.999 eV。因此，γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+中的陷阱是连续分布的。

非等价离子之间的置换将引入大量的缺陷，导致材料中产生陷阱。对于γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+，Bi3+占据Sr2+的晶格可能产生带正电荷的缺陷，为了让体系保持电中性，CaGa2O4中就会相应也产生负有效电荷。此外，在高温烧结过程中也会有大量本征缺陷如和V‴Ga等产生，在紫外光照射时，这些缺陷就可以作为陷阱储存载流子[12,27]。

3.6 余辉机理

基于以上分析，我们在图6中给出了γ-SrGa2O4∶Bi3+黄色长余辉发光的可能机理模型。首先，在紫外灯照射下，电子会被激发到导带（CB）和Bi3+的3P1激发态中，同时会在价带（VB）和Bi3+的1S0基态产生相应的空穴。3P1激发态中的大部分电子通过辐射跃迁的方式返回1S0基态，即光致发光过程。部分激发态的电子受热扰动的影响进入导带，会同其他进入导带的电子有可能被γ-SrGa2O4∶Bi3+中的丰富陷阱所捕获。在紫外灯稳定激发一段时间后，陷阱中捕获的电子达到最大值，即陷阱被填满。关掉紫外灯后，浅陷阱中的电子受室温下的热刺激容易释放，与发光中心Bi3+复合产生长余辉发光，而深陷阱中的电子释放速率相对较低，大部分深陷阱中的电子仍能稳定地储存更长时间。在长余辉发光过程中，也有部分深陷阱中的电子通过隧穿效应直接与Bi3+复合产生长余辉发光。

图6 γ-SrGa2O4∶Bi3+长余辉发光理模型图Fig.6 The mechanism diagram of LPL of γ-SrGa2O4∶Bi3+

3.7 γ-SrGa2O4∶Bi3+在信息存储方面的应用

在上文的热释光测试中我们发现γ-SrGa2O4∶Bi3+存在释放缓慢的高浓度深陷阱，因此我们认为γ-SrGa2O4∶Bi3+在光学信息存储方面有着潜在应用价值。如图7（a）、（b）所示，我们将γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+填 充 到 字 母 模 型“LZU”中，将该模型在紫外灯下照射3 min后，可以看到明显的黄色余辉图案。随即将该模型在暗室放置3 d后，从图15（c）可以发现图案已完全不可见。考虑到样品中浓度较高的深陷阱在419 K（或146℃）左右，将该模型加热到150℃，从图7（d）中发现图案又可以被清晰地观察到。以上实验表明该材料可以被用在信息存储和读取领域。

图7 （a）被长余辉材料γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+填充的模型；（b）将模型用紫外灯照射3 min后立即拍到的余辉照片；（c）在暗室放置3 d之后拍到的模型照片；（d）将模型加热到150℃后拍到的照片。Fig.7（a）Model filled with LPL material γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+.（b）Afterglow photo taken immediately after irradiating the model with UV lamp for 3 min.（c）Photo of the model taken after 3 d in a dark room.（d）Photo taken after heating the model to 150℃.

4 结 论

综上所述，本文采用高温固相法制备了一种黄色长余辉材料γ-SrGa2O4∶Bi3+。根据晶体结构分析，发现γ-SrGa2O4中有两种Sr2+格位供Bi3+占据。光致发光光谱分析表明，γ-SrGa2O4∶Bi3+的黄色宽带发射归因于Bi3+离子的3P1→1S0跃迁。在紫外灯激发后，该长余辉材料表现出良好的长余辉发光性能，余辉过程中的发光中心也是Bi3+。γ-SrGa2O4∶0.01Bi3+样品的初始余辉强度为0.266 cd/m2，余辉持续近4 h（≥0.000 32 cd/m2）。热释光曲线分析表明，γ-SrGa2O4∶Bi3+中有丰富的且连续分布的陷阱，浅陷阱在初期快速释放大量电子决定了余辉的亮度，而位于419 K处的深陷阱对应的热释峰强度在12 h后仍保持原强度的81.4%。利用深陷阱缓慢的载流子释放速率，设计实验验证了该材料用于信息存储的可行性，展示了其潜在应用价值。

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