[发明专利]在固态环境下调控荧光材料发光性能的方法及全固态电写入光读出存储单元

说明书

本发明提供了一种在固态环境下调控荧光材料发光性能的方法。该方法利用电场作用下电解质材料层中的金属离子定向移动至荧光材料层，与荧光材料发生相互作用而使光子发生猝灭效应导致发光性能变化的方法实现全固态调控。通过调节电压信号能够实现可逆调控，利用该可逆调控能够实现一种全固态电信号写入光信号读出的存储方式，不但可以进行高密度的信息存储，而且还可以作为信息的无干扰和高通量传输，大大拓展了荧光材料的应用领域，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于荧光材料与存储器件技术领域，尤其涉及一种在固态环境下调控荧光材料发光性能的方法及利用该方法实现的全固态电写入光读出存储单元。

背景技术

大数据时代带来的海量信息数据和器件微型化的发展趋势要求信息存储器件对信息数据进行高密度存储。由于生产工艺及存储原理等方面的限制，现有的商用磁性存储材料及基于硅基半导体材料的信息存储材料已经不能满足海量数据高密度存储的要求。利用具有刺激响应功能的分子材料是实现高密度信息存储的途径之一。

荧光材料是光致发光材料，即，当外界光源照射荧光材料，荧光材料获得能量产生激发导致发光(称为激发光)。目前，对荧光材料荧光性能的调控手段较多使用电场作用下的氧化还原，但是这种调控需要在液态环境中实现，因此极大地限制了其在实际中的应用。

发明内容

针对上述技术现状，本发明旨在提供一种在固态环境下调控荧光材料发光性能的方法。

为了实现上述技术目的，本发明人将全固态的荧光材料层与固态的电解质材料层上下叠放在一起，二者分别连接电极，在光照射下，荧光材料层发生光子的吸收、能量传递及激发光发射，这时在电极两端施加电信号，在电场作用下，电解质材料层中的金属离子发生定向移动而进入荧光材料层，并与荧光材料发生相互作用，使光子发生猝灭效应，从而导致激发光性能发生变化。

即，本发明所采用的技术方案为：一种在固态环境下调控荧光材料发光性能的方法，具体如下：

将固态的荧光材料层与固态的电解质材料层上下叠放，电解质材料层连接第一电极，荧光材料层连接第二电极；入射光照射荧光材料层，荧光材料层受到激发而发光(称为激发光)；在第一电极和第二电极之间施加电信号，电解质材料层中的金属离子在电场作用下定向移动而进入荧光材料层，并与荧光材料发生相互作用，使光子发生猝灭效应，导致激发光性能发生变化。

所述的相互作用是指金属离子与荧光材料发生共价键、氢键等作用中的一种或者几种。

作为优选，所述的荧光材料包含可以与金属离子发生相互作用的非金属原子。所述的非金属原子包括但不限于氧，硫，氮，磷，氟，氯，溴，碘等中的一种或几种。

例如，作为一种实现方式，所述的荧光材料是由一种含稀土元素的荧光化合物组成，其分子式是[Eu(hfac)₃PraNO]₂，其中hfac指代六氟乙酰丙酮，PraNO指代吡嗪氮氧化物，其结构如图2所示，其中，可以与金属离子发生相互作用的非金属原子是氮原子。在波长为250-400nm范围的紫外光照射下，该荧光材料可以产生激发光。

作为另一种实现方式，所述的荧光材料是荧光化合物COP-SO₂Cl，其结构为：

其中，n为重复结构单元的数目，可以是任意整数。可以与金属离子发生相互作用的非金属原子是氧原子和硫原子。

所述的电解质材料是一种具有离子导电性的固态材料，在电场作用下，该材料中的一种或两种以上的金属离子可以沿电场方向发生定向移动。