稀土离子共掺杂的钼酸钙发光材料的合成与光谱性质

采用了化学共沉淀法合成了一系列的镨、铽共掺杂的钼酸钙发光材料,研究了单掺Pr~(3+)和Tb~(3+)以及CaMoO4∶0.03Pr~(3+),yTb~(3+)共掺杂的浓度、温度对材料发光性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱对样品进行了晶格结构、荧光性质表征。XRD分析表明:样品的主衍射峰与标准卡片(JCPDS 29-0351的衍射峰数据一致,说明少量Pr~(3+)掺杂没有改变基质晶格结构。荧光光谱分析表明,样品在275nm紫外光激发下,发射光谱主要包括多个发射峰,波长为488,560,621和652nm,分别对应于镨离子的~3P_0-~3H_4,~3P_0-~3H_5,~1D_2-~3H_4和~3P_0-~3F_2的跃迁,在掺杂量为3%时,样品特征发射峰最强,CaMoO4∶0.03Pr~(3+)和CaMoO4∶0.05Tb~(3+)的最佳煅烧温度分别为800和600℃。随着Pr~(3+)和Tb~(3+)掺入量的增加,CaMoO4∶Pr~(3+)发光材料的特征发射光谱和激发光谱的特征峰强度逐渐减小,而CaMoO4∶Tb~(3+)材料发光先减小后增大,存在着浓度猝灭效应。此外,在CaMoO4∶0.03Pr~(3+),yTb~(3+)发光体系中,Tb~(3+)的共掺杂可显著增强镨离子的特征发射峰,这是由于存在Tb~(3+)→Pr~(3+)的有效的能量传递。     

对比分析三角Pr~(3+)中心在CsCdBr_3和GdCl_3晶体中的能级分裂

以Racah的群表示论和Slater的波函数理论为基础,分别建立了4f2组态离子Pr~(3+)在三角晶体场C3v和C3h中的91×91完全能量矩阵,并对Pr~(3+)离子掺杂在卤化物CsCdBr_3和GdCl_3中的Stark能级做了计算与分析.结果显示计算值与实验值吻合很好,表明在分析由稀土离子掺杂体系的能级分裂时,完全能量矩阵方法是有效的方法.此外,将两种具有不同点群对称的体系的能级分裂情况作了比较,结果显示六阶晶体场参量对能级分裂的影响是不能忽略的,而且CsCdBr_3:Pr~(3+)和GdCl_3:Pr~(3+)将产生不同程度的畸变.     

Pr掺杂对DyMnO3体系结构、磁性与电极化特性的影响

本文报告了Pr掺杂对Dy_(1-x)Pr_xMnO_3多铁性化合物结构与磁电性能的影响.研究表明Pr的掺杂增强了A位离子Dy与B为离子Mn之间的相互作用,提高了DyMnO_3的磁化与电极化强度.其机理可归结为Pr~(3+)掺杂使得Dy~(3+)在低温条件下的磁矩排列发生变化,使得Dy与Mn的螺旋耦合作用增强,从而提高了的体系的宏观磁性能和电极化强度.     

Tb~(3+)离子与SnO_2纳米晶体共掺杂SiO_2薄膜荧光增强

为了提高Tb~(3+)离子在硅基薄膜中的吸收截面与光发射效率,本文通过在硅基薄膜中引入具有更大吸收截面的SnO_2纳米晶体,利用共振能量转移机制,大幅提高了Tb~(3+)离子的光发射效率。首先,利用限制性晶化原理,采用基于旋涂技术的溶胶凝胶法制备了Tb~(3+)离子与SnO_2纳米晶体共掺杂非晶SiO_2薄膜。然后,通过选择最佳掺杂浓度的SnO_2纳米晶体作为敏化剂,Tb~(3+)离子掺杂SiO_2薄膜在541 nm处的特征荧光发射强度增大了2个数量级。荧光激发谱与瞬态荧光寿命谱测试结果表明,Tb~(3+)离子与SnO_2纳米晶体之间存在着有效的非辐射复合能量传递过程,1 000℃高温退火后,部分Tb~(3+)离子进入纳米晶体内部,导致共振能量转移效率大幅提高。以上研究表明:SnO_2纳米晶体是一种潜在的Tb~(3+)离子敏化剂,可有效提高稀土Tb~(3+)离子掺杂SiO_2薄膜的光发射效率。     

共掺杂Tb~(3+)或Pr~(3+)的Y_2O_2S:RE~(3+)的阴极射线发光效率的增强

我们已经知道,由于加入痕量的Tb~(3+)或Pr~(3+),能使Sm~(3+),Eu~(3+)和Yb~(3+)激活的Y_2O_2S的阴极射线发光效率增强。而加入Tb~(3+)或Pr~(3+)以后,Nd~(3+)、Gd~(3+)、Dy~(3+)、Ho~(3+)、Er~(3+)和Tm~(3+)激活的Y_2O_2S的发光效率也有类似的增强。在电子束流密度大约为10~(-4)A/cm~2,光栅面积约为1cm~2条件下测量时,根据RE~(3+)的种类,Y_2O_2S:RE~(3+):1.4×10~(-3)％Tb的效率比相应的Tb~(3+)激活的材料的效率大0.5～6倍。由于未辨别出的超线性的猝灭机理,单个稀土激活的Y_2O_2S的效率与束流密度呈亚线性关系。当共掺杂Tb~(3+)或Pr~(3+)时,使猝灭过程无效,得到了对束流密度的线性关系。Tb~(3+)或Pr~(3+)的这种效应与它们对于空穴有大的横截面有关,正象在低浓度下的高效率和热释发光曲线的系统研究所揭示的那样。     

BaGd2(MoO4)4:Tb3+,Eu3+荧光粉的 发光特性与能量传递机理

利用高温固相法制备了BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)与BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)荧光粉,并借助于X射线衍射(XRD)、激发光谱、发射光谱及荧光衰减曲线对样品的结构及发光性能进行了表征。在290 nm激发下,BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)样品在550 nm处具有较强的绿光发射,表明该样品可用作绿色荧光粉。Tb~(3+)离子的最佳掺杂浓度为50%,电偶极间相互作用是引起浓度猝灭效应的主要原因。当在BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+)荧光粉中共掺入Eu~(3+)离子后,可同时观测到Tb~(3+)与Eu~(3+)离子的特征发射峰。随Eu~(3+)掺杂浓度的升高,Tb~(3+)离子的发光强度逐渐下降,而Eu~(3+)离子的发光强度逐渐增加。根据BaGd_2(MoO_4)_4∶Tb~(3+),Eu~(3+)中Tb~(3+)离子的荧光寿命计算了Tb~(3+)与Eu~(3+)离子间的能量传递效率,并根据荧光寿命与激活离子掺杂浓度的关系证实了能量传递机制为电偶极间相互作用。     

一种新型可协调绿色荧光材料BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+),Ce~(3+)的发光性质与能量传递（英文）

采用高温固相法制备了BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+),Ce~(3+)系列的荧光材料,讨论了Tb~(3+),Ce~(3+)单掺及Tb~(3+),Ce~(3+)共掺样品的光谱性质及发光机理,分析了Ce~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递过程。通过对样品进行XRD,荧光光谱,色坐标等测试。结果表明,Tb~(3+),Ce~(3+)的掺杂没有改变BaAl_2Si_2O_8晶体的结构。BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+)发出明亮的绿光,发光峰分别位于487,545,583和621nm对应于Tb~(3+)的5 D4→7 FJ(J=6,5,4,3)特征发射。Ce~(3+)的掺入没有改变BaAl_2Si_2O_8∶Tb~(3+)发射光谱的位置,但使其激发谱由窄带激发变成了宽带激发增加了谱带多样性,发光强度有了明显的增强,而且颜色也具有一定的协调性,使其在实际运用方面具有更大的灵活性。发光强度增强的原因不仅仅是因为Ce~(3+)的敏化作用,还与Ce~(3+)和Tb~(3+)之间存在能量传递有密切关系。通过猝灭法计算了,Ce~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递的临界距离为15.345nm,并且证明了能量传递是由偶极-偶极相互作用产生的。通过计算得到能量传递效率最高达到了76.04%。     

晶场二级效应与交换作用对PrF3晶体磁性及磁光性质的影响

研究了晶场二级效应在PrF3晶体中的作用,发现该效应可使Pr3+离子的晶场单态与其他态混合,对PrF3晶体磁化率产生明显影响.进一步研究了晶体内的交换作用有效场,其形式为Hin(1.9-0.02556T)×10-5M,在100-300 K 的温度范围内,以此计算的PrF3晶体的倒数磁化率和Verdet常数的倒数与实验值符合较好.结果表明,在PrF3晶体中,晶场二级效应与离子间的交换作用都不能忽略.     

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd~(3+)和Tb~(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能。在275 nm(Gd~(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb~(3+)的特征发射。通过对比不同Tb~(3+)掺杂量下Gd~(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb~(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd~(3+)→Tb~(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb~(3+):4f~8→4f~75d~1)激发下,Gd~(3+)的掺入使得Tb~(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd~(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd~(3+)的掺入对Tb~(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。     

稀土掺杂磷酸钇荧光粉的控制合成和发光性能

利用水热法分别合成了Ce~(3+)、Tb~(3+)共掺杂的YPO_4下转换荧光粉和Er~(3+)、Yb~(3+)、Tm~(3+)共掺杂的YPO_4上转换荧光粉,经过工艺优化获得了1μm左右尺寸均匀的发光材料。通过系列实验研究了反应温度、反应时间、稀土离子掺杂比例和退火温度对样品发光性能的影响。YPO_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉在295 nm紫外光的激发下产生下转换发光效应,当Tb~(3+)摩尔分数为1%时得到明亮的绿光;YPO_4∶Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)荧光粉在980nm近红外光激发下产生上转换发光效应,当稀土离子中Er~(3+)摩尔分数为3%时,所制备的样品经过1 000℃退火处理后发出很强的暖白光。     

顺磁性物质CeF3中磁化率和费尔德常数的定量计算

本文首先计及晶场对顺磁性物质CeF_3中Ce~(3+)离子4f基态和5d激发态能级的影响,进而考虑了间接交换作用有效场II_v和外磁场H_e共同作用下导致的晶场基态能级的进一步分裂,然后应用基态双能级跃迁模型定量计算了CeF_3中的比法拉第旋转θ_F,费尔德常数F和磁化率X以及它们与温度的依赖关系.计算表明,CeF_3中的磁光效应及其温度特性与Ce~(3+)离子之间的间接交换作用密切相关,在60相似文献   

K2MgSiO4:Eu3+,Tb3+荧光粉的发光性质和能量传递

采用高温固相法合成K_2MgSiO_4∶Eu~(3+),Tb~(3+)系列荧光材料.通过X射线衍射谱、光致发光谱以及荧光寿命对材料的物相结构和发光性质进行了表征和研究.结果表明:系列样品的X射线衍射图谱衍射峰与标准卡片吻合得很好,实验浓度范围内Eu~(3+)、Tb~(3+)单掺或共掺没有改变K_2MgSiO_4的晶体结构.由材料的光致发光谱可以看出:Eu~(3+)单掺K_2MgSiO_4样品在394nm(~(7 )F_0→~(5 )L_6)激发下,显示主峰为613nm(~(5 )D_0→~7F_2)处的红光发射;Tb~(3+)单掺K_2MgSiO_4样品在378nm(~(7 )F_6→~(5 )G_6)激发下,显示主峰为542nm(~(5 )D_4→~7F_5)处的绿光发射.当Eu~(3+)和Tb~(3+)共掺于K_2MgSiO_4基质中时,样品呈现出Eu~(3+)较强的特征发射,Tb~(3+)发射峰则较弱,并且随着掺入Tb~(3+)离子浓度的增加,Eu~(3+)的发射明显增强,Tb~(3+)的发射没有明显变化.另外,当固定Eu~(3+)浓度,逐渐增加Tb~(3+)离子掺杂浓度时,Eu~(3+)的荧光寿命逐渐增加;固定Tb~(3+)浓度,逐渐增加Eu~(3+)离子掺杂浓度时,Tb~(3+)的荧光寿命逐渐减小.这些现象确定了K_2MgSiO_4∶Eu~(3+),Tb~(3+)荧光材料中存在Tb~(3+)→Eu~(3+)的能量传递关系,使得K_2MgSiO_4基质中Eu~(3+)红光发射得到改善和提高.     

Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用高温熔融法制备Ce~(3+)或Tb~(3+)单掺和Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明:在紫外光的激发下,Tb~(3+)掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm),而Ce~(3+)掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃,在紫外光和X射线激发下均观察到Ce~(3+)离子敏化Tb~(3+)离子发光的现象,这是由于存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量转移。Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%,此时Ce~(3+)离子向Tb~(3+)离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下,Ce_2O_3摩尔分数为0.2%的Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi_4Ge_3O_(12)(BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍,积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%,这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。     

绿色荧光粉Sr3P4O13∶Ce3+,Tb3+的发光特性及Ce3+→Tb3+能量传递机理

采用高温固相法合成Sr_3P_4O_(13):Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪分析该荧光粉的物相组成、颗粒形貌和发光性能。结果表明:Sr_3P_4O_(13):Ce~(3+)的发射光谱和Sr_3P_4O_(13):Tb~(3+)的激发光谱在300～400 nm有重叠;在近紫外光(290 nm)激发下,该荧光粉发射出Ce~(3+)的蓝光(300～420 nm)和Tb~(3+)的黄绿光(480～500 nm和530～560 nm);当Ce~(3+)的摩尔分数为0.08,Tb~(3+)的摩尔分数从0.01增大到0.09时,Ce~(3+)的4f→5d电子跃迁将能量传递至Tb~(3+)的~5D_3能级和~5D_4能级,Ce~(3+)的发光强度逐渐降低,Tb~(3+)的发光强度逐渐增强,表明Sr_3P_4O_(13)基质中存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递;当掺杂Tb~(3+)的摩尔分数为0.09时,能量传递效率可高达86.46%;样品Sr_(2.61)P_4O_(13):0.24Ce~(3+),0.15Tb~(3+)的色坐标在绿光区域,因此Ce~(3+)和Tb~(3+)共掺杂的Sr_3P_4O_(13)荧光粉可作为绿色荧光材料应用于白色发光二极管。     

Cu~(2+)离子共掺杂的β-NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)晶体的制备与上转换发光性能的提高

采用水热法制备Cu~(2+)离子共掺杂的β-NaYF_4∶20%Yb~(3+),2%Er~(3+)上转换晶体。通过X射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)数据分析,Cu~(2+)离子的掺杂不影响样品的晶相与形貌。通过荧光光谱观察到,随着Cu~(2+)离子的掺杂摩尔分数从0增加到40%,紫外到可见的上转换发光强度先增大再减小。在掺杂5%Cu~(2+)离子时,β-NaYF_4∶20%Yb~(3+),2%Er~(3+)晶体呈现出最大的上转换发光强度。这是因为低价态的Cu~(2+)离子掺杂导致F-空位的产生,降低了Er~(3+)离子周围晶体场的对称性,从而有利于上转换发光的增强。     

类In离子的能级结构参数的研究

在全相对论理论框架下,研究了类In等电子序(Ba VIII-Nd XII)低激发态组态5s~24f和5s`25p间的光谱性质.系统地研究了Breit相互作用和量子电动力学(QED)效应对能级的影响.离子Pr~(~(10+))附近出现相对论轨道4f-5p能级交叉,窄的能级间隔可以使得跃迁波长在现代激光范围,这可能设计成原子钟.计算得到Pr~(10+)基态和激发态磁偶极和电四极超精细结构常数.目前的计算结果可以为实验测量提供理论依据.     

白光LEDs用颜色可调型荧光粉Ca9Al(PO4)7:Tb3+,Sm3+的发光及能量传递

采用高温固相法制备了一系列Tb~(3+)、Sm~(3+)和Tb~(3+)/Sm~(3+)掺杂的Ca_9Al(PO_4)_7荧光粉。采用X射线衍射技术、光谱及荧光寿命等手段表征了材料的性能。以Tb~(3+)的380 nm激发峰作为激发源时,发现Ca_9Al-(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的发射光谱中既包含Tb~(3+)的~5D_4-~7F_(6-3)跃迁发射,又含有Sm~(3+)的~4G_(5/2)-~6H_(5/2-9/2)跃迁发射。当增加Sm~(3+)的掺杂量时,基于Tb~(3+)-Sm~(3+)间的能量传递,有效地增加了Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的发射强度,能量传递的机理是电偶极-电偶极相互作用。另外,Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的量子效率可以达到50.6%。上述结果表明,Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)材料在紫外-近紫外白光LEDs领域具有一定的潜在应用价值。     

对比分析三角Pr3+中心在CsCdBr3和GdCl3晶体中的能级分裂

以Racah的群表示论和Slater的波函数理论为基础,分别建立了4f2组态离子Pr3+在三角晶体场C3v和C3h中的91×91完全能量矩阵,并对Pr3+离子掺杂在卤化物CsCdBr3和GdCl3中的Stark能级做了计算与分析. 结果显示计算值与实验值吻合很好,表明在分析由稀土离子掺杂体系的能级分裂时,完全能量矩阵方法是有效的方法. 此外,将两种具有不同点群对称的体系的能级分裂情况作了比较,结果显示六阶晶体场参量对能级分裂的影响是不能忽略的,而且CsCdBr3:Pr3+和GdCl3:Pr3+将产生不同程度的畸变.     

CaYAlO_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉的发光性能及Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递

采用溶胶凝胶法合成了CaY_(1-x-y)AlO_4∶xCe~(3+),yTb~(3+)荧光粉,探讨了稀土离子Ce~(3+)、Tb~(3+)单掺及共掺对样品发光性能的影响。研究结果表明,合成的样品为四方晶系的纯相。在368nm光激发下,CaY_(1-x)AlO_4∶xCe~(3+)发射蓝光,发射峰位于445nm附近;在246nm光激发下,CaY_(1-y)AlO_4∶yTb~(3+)发射绿光,发射峰位于418,440,491,548,589,625nm附近。在Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺荧光粉中,Ce~(3+)的能量可传递给Tb~(3+),使Tb~(3+)的发光增强;当用368nm或378nm光激发共掺荧光粉时,Tb~(3+)呈现强烈的绿光发射。调整Ce~(3+)与Tb~(3+)的掺杂浓度可以调整对应的蓝光与绿光的发射强度。     

Pr3+掺杂Na5 Lu9 F32单晶发光性能的优化

应用坩埚下降法生长了Pr~(3+)离子掺杂的Na_5Lu_9F_(32)单晶体.系统地研究了Pr~(3+)掺杂的Na_5Lu_9F_(32)单晶的吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线.应用Judd-Ofelt理论分析计算了其光学强度等参数,结果表明Pr~(3+)离子处于Pr-F强共价键的高对称环境中.在440nm光的激发下观察到以482、523和605nm为中心的尖锐的强荧光发射带.研究了Pr~(3+)掺杂浓度对上述发光强度的影响规律,实验发现当Pr~(3+)掺杂浓度达到～0.5mol%时,其荧光发射强度达到最大.分析了环境温度从298K到443K变化时对荧光强度的影响,随着温度的增加,荧光强度逐步变弱,且其523nm的绿光受温度影响要小于482nm的蓝光和605nm的红光.