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oxygen-assisted preparation of mechanoluminescent ZnS：Mn for dynamic pressure mapping

Nano Research 2018年第4期11卷 1967-1976页

作者： Xiandi Wang Rui Ling Yufei Zhang Miaoling Que Yiyao Peng Caofeng Pan Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems Chinese Academy of Sciences Beijing 100083 China CAS Center for Excellence in Nanoscience National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) Beijing 100190 China School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China Key Laboratory of Aerospace Materials and Performance (Ministry of Education) School of Materials Science and Engineering Beihang University Beijing 100191 China

Mechanoluminescent materials that convert mechanical stimuli to light emission have attracted extensive attention for potential applications in human-machine interactions. Here, we report a simple and available novel approach for the oxygen-assisted preparation of ZnS：Mn particles by solid-state reaction at atmospheric pressure without the formation of the corresponding oxides. The existence of O2 has a positive impact on the formation of S vacancies in wurtzite-phase ZnS, leading to the introduction of Mn2＋ ion luminescent centers and shallow donor levels, which can improve the electron-hole recombination rate. The O2 ratio and Mn2＋ ion doping concentration have significant effects on the luminous efficienc）5 which is optimal at 1%-20% and 1 at.%-2 at.% respectively. In addition, a device based on the piezo-photonic effect with excellent pressure sensitivity of 0.032 MPa-1 was fabricated, which can map the two-dimensional pressure distribution ranging from 2.2 to 40.6 MPa in situ. This device can be applied to real-time pressure mapping, smart sensor networks, high-level security systems, human-machine interfaces, and artificial skins.

关键词： oxygen assistance piezo-photonic effect pressure mapping ZnS:Mn

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