K_5Bi(MoO_4)_4-Nd~(3+)晶体生长和光学性质

在化学计量的熔料里,用提拉法生长了K_5Bi_(0.9)Nd_(0.1)(MoO_4)_4和K_5Bi_(0.97)Nd_(0.03)(MoO_4)_4单晶。该晶体属于三方晶系,空间群为R3m,Z=1.5,晶胞常数为a=6.023A,c=20.887A(Nd_(0.1))。K_5Bi(MoO_4)_4-Nd~(3+)(3％或10％ Nd~(3+))晶体在室温下的吸收光谱包括有若干条吸收带,它们是稀土钕离子所特有的,Bi~(3+)取代Nd~(3+)并不影响激活离子。本文还给出晶体中相当于~4F_(3/2)→~4I_(13/2)和~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁的室温荧光光谱。     

K5Bi0.9Er0.1(MoO4)4的晶体生长和光学性质

在化学计量的熔料里,用提拉法生长了K₅Bi_0.9Er_0.1(MoO₄)₄单晶。该晶体属于三方晶系,空间群为R3m,z=1.5,晶胞参数为a=6.029?,c=20.823?(六方表示)。晶体具有层状结构,沿着(0001)面容易解理。晶体在室温下的吸收光谱包括有若干条吸收带,它们是稀土离子所特有的。其中三个主要的吸收峰分别相当于从Er³⁺离子的基态 ⁴I_15/2向 ⁴G_11/2, ²H_11/2和 ⁴I_13/2能级的跃迁。本文还给出晶体中相当于 ⁴I_13/2→ ⁴I_15/2跃迁的荧光发射光谱。 关键词：     

银表面等离子体对掺铒铋化物发光玻璃中978和1539nm激光所致上转换发光的增强作用

三价稀土离子上转换发光有着一些很有价值的应用技术:波导上转换及放大和激光、上转换三维立体显示、飞秒光谱应用、激光控温、三维成像与存储、光学温度感应系统、牙科等生物物理应用、上转换荧光防伪、上转换宽带光源、和上转换红外显示片等。因为受到太阳能电池发展需求的促进,上转换研究再度呈现出澎湃的研究热潮。目前,利用金属表面等离子体共振的近场增强效应能够有效增强其表面附近的荧光物质的发光的特性,有可能较大幅度的提高上转换发光的强度,从而有可能进一步把上转换发光推向实用。利用离子引入法,在铋化物的发光玻璃中引入银颗粒。研究结果表明银表面等离激元的表面等离子体共振吸收峰位于580～600 nm;而且,加热时间的延长导致了表面等离子体共振吸收峰的剧烈增强和稍微蓝移。978 nm半导体激光能够导致531.0, 546.0和657.5 nm的三组Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2),~4F_(9/2)→~4I_(15/2)的双光子上转换荧光, 978 nm激光激发掺铒铋化物发光玻璃的上转换发光的机理是第一步的~4I_(15/2)→~4I_(11/2)共振基态吸收和随后的第二步的~4I_(11/2)→~4F_(7/2)的共振激发态吸收;纳米银的表面等离激元的引入促成铋化物发光玻璃中铒离子的978 nm激光激发的上转换发光最大增强了272.0%倍。1 539 nm半导体激光能够导致波长为528.0, 547.0, 657.0和795.0 nm的四组Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2),~4F_(9/2)→~4I_(15/2)和~4I_(9/2)→~4I_(15/2)的上转换荧光; 1539 nm激光导致的528.0 nm ~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和547.0 nm ~4S_(3/2)→~4I_(15/2)上转换荧光的机理主要是1 539 nm激光的~4I_(15/2)→~4I_(13/2),~4I_(13/2)→~4I_(9/2)和~4I_(9/2)→~2H_(11/2)的三步光激发吸收跃迁过程, 1 539 nm激光导致的657.0 nm ~4F_(9/2)→~4I_(15/2)上转换荧光的机理主要是1 539 nm激光的~4I_(15/2)→~4I_(13/2),~4I_(13/2)→~4I_(9/2)和~4I_(11/2)→~4F_(9/2)的三步光激发吸收跃迁过程;纳米银的表面等离激元的引入导致了铋化物发光玻璃中铒离子的1 539 nm激光激发的上转换发光最大增强160.3%倍。显然,靠近银表面等离激元共振吸收峰的978 nm激光上转换的增强效果比1 539 nm激光的要好。     

YbPO_4基质中Yb~(3 )-Yb~(3 )和Yb~(3 )-Gd~(3 )离子对的合作光学跃迁

研究了YbPO_4基质中Yb~(3 )-Yb~(3 )和Yb~(3 )-Gd~(3 )离子对的三种类型的合作光学跃迁,即合作吸收,合作发光,以及喇曼发光,在这些现象中,跃迁谱线的能量与所予期的单个离子的跃迁能量相当一致在YbPO_4的点群对称D_(2d)的晶体场下,Yb~(3 )离子的两个4f多重项~2F_(7/2)和~2F_(5/2),大约相隔10,000cm~(-1),应是分别劈裂成四个和三个能级。这些晶体场-劈裂能级的能量从YbPO_4单晶的吸收和发射光谱得到。     

掺Er3+铋酸盐玻璃的荧光光谱分析

研究了Er~(3 )离子在铋酸盐玻璃中的荧光光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了铋酸盐玻璃中Er~(3 )离子的强度参数Ω_t(t=2,4,6)及~4I_(13/2)→I_(15/2)跃迁的谱线强度比值Sed/(Sed Smd),给出了铋酸盐玻璃中Er~(3 )离子具有宽带发射的结构性解释,表明了Er~(3 )离子周围晶体场强度与Sed/(Sed Smd)间存在的反比关系。     

NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)纳米晶体荧光粉的发光与光学温度传感特性(英文)

采用熔盐法制备了不同煅烧温度的NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)荧光粉材料,样品的晶体结构与微观形貌由X射线衍射仪和场发射扫描电镜测得。Er~(3+)掺杂的Na Y(MoO_4)_2纳米晶体的斯托克斯荧光发射光谱是在不同煅烧温度下测得的。NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)荧光粉材料的两个能级~2H_(11/2)-~4I_(15/2)和~4S_(3/2)-~4I_(15/2)跃迁的发射强度比随煅烧温度的增加而减小。NaY(MoO_4)_2∶Er~(3+)荧光粉材料的温度传感特性依赖于Er~3的两个热耦合能级~2H_(11/2)-~4I_(15/2)和~4S_(3/2)-~4I_(15/2)的发射强度。研究表明,在一个相对大的传感温度范围(303~573 K),600℃煅烧的样品的温度传感灵敏度比900℃煅烧的样品高,样品的温度传感灵敏度随煅烧温度的增加而减小,600℃煅烧的样品的温度传感灵敏度为1.36×10~(-2)K~(-1),比900℃煅烧的样品高76.6%。最后,解释了基于不同煅烧温度的温度传感灵敏度的物理机制。     

Er~(3+)掺杂Na_5Lu_9F_(32)单晶体的红外光学特性

采用坩埚下降法成功地生长了Er~(3+)离子掺杂的Na_5Lu_9F_(32)(NLF)单晶体。测定了单晶体在400~2 500nm波段的吸收光谱与2.5~25μm红外波段的透过光谱。Na_5Lu_9F_(32)单晶体在400~7 150 nm宽波段范围具有好的光学透过性,在该波段的透过率达到90%。在透过光谱中几乎观察不到2.7μm中红外波段的吸收,说明单晶体中OH~-离子的含量极低。根据测定的吸收光谱,通过Judd-Ofelt理论计算了Er~(3+)在单晶体中的光学强度参数Ω_t(Ω_2=2.08,Ω_4=2.07,Ω_6=0.75),以及相应的辐射跃迁速率、荧光分支比和荧光寿命。根据Futchbauer-Ladenburg公式估算了样品的发射截面大约分别为1.42×10~(-20)cm~2(~4I_(13/2)→~4I_(15/2))和1.66×10~(-20)cm~2(~4I_(11/2)→~4I_(13/2))。在980 nm半导体激光器(LD)激发下,研究了单晶体的近红外1.5μm与中红外2.7μm的发射光谱特性。     

氟氧化物玻璃陶瓷中铒激活中心的双光子三光子与四光子近红外量子剪裁发光（英文）

研究了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的双光子、三光子与四光子近红外量子剪裁发光。我们测量了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的X射线衍射谱、吸收谱、从可见到近红外的发光光谱与激发光谱。当Er3+浓度从0.5%增加到2.0%,发现铒离子的~4I_(15/2)→~2G_(7/2),~4I_(15/2)→~4G_(9/2),~4I_(15/2)→~4G_(11/2),~4I_(15/2)→~2H_(9/2),~4I_(15/2)→(~4F_(3/2),~4F_(5/2)),~4I_(15/2)→~4F_(7/2),~4I_(15/2)→2 H11/2,~4I_(15/2)→~4 S_(3/2) ,~4I_(15/2)→~4F_(9/2),与~4I_(15/2)→~4I_(9/2)红外激发谱峰的强度增加了大约5.64,4.26,2.77,7.31,6.76,4.75,2.40,11.14,2.88,和4.61倍,同时,铒离子的~4I_(15/2)→~2G_(7/2),~4I_(15/2)→4 G9/2,~4I_(15/2)→4 G11/2,~4I_(15/2)→2 H9/2,~4I_(15/2)→(~4F_(3/2),~4F_(5/2)),与~4I_(15/2)→~4F_(7/2)的可见激发谱峰的强度减小了1.36,1.93,3.43,1.01,2.24和2.28倍。也就是说我们发现红外发光与激发的强度都增强了2~11倍,与此相伴的可见的发光与激发强度都减小了一到三倍。而且,1 543.0与550.0nm发光的激发谱不仅在峰值波长而且也在波峰形状上非常相近。上述实验结果证实了所看到的现象为多光子近红外量子剪裁发光现象。为了更好的分析量子剪裁的过程与机理,还测量了主要的可见与红外发光强度随激发强度的改变;发现所有可见和红外发光强度都基本上是随激发强度成线性变化关系;其中,可见的发光强度随激发强度的改变呈略大于线形一次幂的变化关系,它是由于小的激发态吸收造成的;而1 543.0nm红外发光强度随激发强度的变化呈略小于线形一次幂的变化关系,它即是量子剪裁发光的特征现象。还发现~4I_(9/2)能级的双光子量子剪裁主要由{~4I_(9/2)→4 I_(13/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ET~(r31)-ET~(a01)交叉能量传递所导致;~4 S_(3/2) 能级的三光子量子剪裁主要由{~4 S_(3/2) →~4I_(9/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ETr53-ETa01和{~4I_(9/2)→~4I_(13/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ET~(r31)-ET~(a01)交叉能量传递所导致;~2H_(9/2)能级的四光子量子剪裁主要由{2 H9/2→~4I_(13/2),~4I_(15/2)→~4 S_(3/2) }ETr91-ETa05,{~4 S_(3/2) →~4I_(9/2),~4I_(15/2)→~4 I_(13/2)}ET~(r53)-ET~(a01)和{~4I_(9/2)→~4I_(13/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ET~(r31)-ET~(a01)交叉能量传递所导致。上述研究结果对目前的全球热点新一代量子剪裁太阳能电池很有价值。     

三价稀土离子在晶体中的发光及其电子顺磁共振和电子-核双共振光谱的光学探测

我们研究了Nd~(3 )离子的荧光,实验条件如下:在有磁场Ho的情况下,同时用微波(v_M=24.10 GHz)和氩激光(19429.69cm~(-1))激发～2.0°K的LaCl_3单晶,其中少量的La~(3 )离子用Nd~( 3)离子取代。当|(?)o|和v_M的值使Nd~(3 )在它的基态~4I_(9/2)、u=5/2或光激发态~4I_(15/2),W_1,μ=1/2或~4I_(13/2),X_1,μ=1/2时有磁共振,可观察到~4G_(7/2),E_1,μ=3/2→~4I_(11/2)荧光的加强。当磁场频率与~(143)Nd核     

ErP_5O_(14)非晶中Er~(3+)离子的三光子荧光现象

全浓度ErP_5O_(14)非晶由于其独特的晶体结构,使其重要的荧光线即未浓度淬灭,又存在较强的能量传递现象。本文用调Q的Nd~(3+)∶YAG 1.06μm脉冲激光,研究了ErP_5O_(14)非晶中Er~(3+)离子的多光子吸收现象,证明Er~(3+)离子吸收1.06μm激光导致了~4I_(15/2)→~2H_(11/2)的直接双光子吸收,并且在激光功率密度较大时,还会导致明显的相继~4I_(9/2)→~4F_(5/2)吸收而产生的相继激发三光子过程。     

Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)的上转换发光及其温度传感特性

通过高温固相法制备出一系列新型上转换材料Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)。在980 nm激光激发下,Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)样品发出肉眼可见的强绿光。利用荧光光度计测得样品的发光光谱,在500～600 nm之间有强绿光发射,分别归因于Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁发射。在650～700 nm位置处,有对应于Er~(3+)离子~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁的较弱的红光发射。随着掺杂浓度的变化,样品的红绿分支比发生变化。当样品掺杂Er~(3+)浓度为0.05%、Yb~(3+)浓度等于0.1%时,样品发射的绿光强度是红光强度的27倍。另外,利用荧光强度比方法研究了Er~(3+)的两个热耦合能级在303～573 K范围内的发光温度特性。393 K时,样品的灵敏度达到最大为0.006 8 K~(-1)。对比于其他荧光粉材料,Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)的灵敏度处于较高水平,在实际测温中具有更好的应用前景。     

YVO_4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子颜色可控的高色纯度上转换发光

采用共沉淀法制备了四方相锆石型结构YVO_4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子。粒子表面光滑,结晶良好,呈类球状,粒径~80 nm。在980 nm和1 550 nm红外激发下,粒子呈现类似的特征发射,峰位位于634~706 nm的红光和513~573 nm的绿色分别归因于Er~(3+)离子~4F_(9/2)→~4I_(15/2)和~2H_(11/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2)能级间的辐射跃迁。通过激发光波长控制,在同组分粒子中实现了颜色可控的高色纯度绿、红色发光,对应的绿红光和红绿光分支比分别高达29.5和37.97。借助能级跃迁模型,详细讨论了不同激发条件下的纳米粒子上转换发光的跃迁和变化机制。     

Er~(3+)离子浓度对ZnS:ErF_3薄膜交流电致发光特性的影响

本文研究了Er~(3+)离子浓度对ZnS:ErF_3薄膜交流电致发光(ACEL)特性的影响。I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))受Er~(3+)离子浓度的影响较大,随Er~(3+)离子浓度增高,I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))增强,甚至超过I(~2H_(11/2)→~4I_(15/2))。通过研究具有不同Er~(3+)离子浓度样品的电致发光衰减,绿红比随外加电压的变化关系以及不同能级的电致发光效率,我们发现,粒子从~4S_(3/2)和~2H_(11/2)能级向~4F_(9/2)能级弛豫是使I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))增强的主要原因。随Er~(3+)离子浓度增高,交叉弛豫速率也增高,因而使I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))随浓度的增高而增强。     

Er~(3+)∶YVO_4的频率上转换动力学分析

测量并分析了980nm抽运下Er3+∶YVO4晶体的上转换荧光,建立了描述Er3+离子跃迁的速率方程。通过求解速率方程并拟合1550nm,980nm和550nm的荧光衰减实验曲线,得到了4I13/2+4I13/2→4I15/2+4I9/2,4I11/2+4I11/2→4I15/2+4F7/2的频率上转换系数C22=9.221×10-17cm3s-1,C33=7.545×10-17cm3s-1。通过测量980nm抽运下的550nm荧光衰减谱,得到了4S3/2能级的主要上转换机制是以激发态吸收为主。     

Sm_xLa_(1-x)P_5O_(14)和Dy_xY_(1-x)P_5O_(14)晶体的荧光寿命研究

本文用脉冲衰减法和时间分辨荧光光谱法测量了六种不同稀土离子浓度的Sm_xLa_(1-x)P_5O_4晶体的~4G_(5/2)→~6H_J(J=5/2,7/2,9/2,11/2)四个能级和七种不同稀土离子浓度的Dy_xY_(1-x)P_5O_(14)晶体的~4F_(9/2)→~6H_J(J=15/2,13/2,11/2,9/2)四个能级的荧光寿命和荧光强度。结果指出,在这类晶体中,Sm~(3+)和Dy~(3+)的荧光寿命随着离子的浓度增加而变短,存在着严重的荧光浓度猝灭现象。最后还讨论了浓度与寿命,寿命与荧光强度的关系。     

Er3+单掺、Er3+/Yb3+共掺杂Ca12Al14O32F2的 制备及上转换发光性质

利用高温固相法成功制备了Er~(3+)单掺、Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_2上转换发光样品。在980 nm激光激发下,Er~(3+)单掺和Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂样品均呈现出较强的绿光(528,549 nm)和较弱的红光(655 nm)发射,分别归因于Er~(3+)离子的~2H_(11/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)能级跃迁。随着Er离子浓度的增加,单掺杂样品上转换发光强度先增大后减小,最佳掺杂浓度为0.8%。共掺杂Yb~(3+)后,Er~(3+)的发光强度明显增大。还原气氛下合成的样品上转换发光强度增大约两倍,可能和笼中阴离子基团变化有关。发光强度和激发光功率的关系表明所得上转换发射为双光子吸收过程,借助Er~(3+)-Yb~(3+)体系能级结构详细讨论了上转换发射的跃迁机制。     

Yb3+/Er3+共掺(MLaFn)x(M=0,K;n=3,4;x=1,1.5)纳米材料的控制合成及其上转换发光性质

采用水热与溶剂热结合的方法,在乙二醇-正己醇体系中,通过调节KF与RE(RE=La,Yb,Er)的量比、反应温度和反应时间实现了由LaF_3(六角相)到KLaF_4(立方相、六角相)晶型的控制合成。借助透射电子显微镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)对样品的结构和微观形貌进行表征。结果表明,当KF/RE比例为2. 25时,制备的样品为片状的六角相LaF_3纳米颗粒;当KF/RE比例为3. 00时,得到具有近似球形的立方相KLaF_4纳米颗粒;当KF/RE比例为4. 25时,得到了六角相(KLaF_4)_(1. 5)纳米颗粒。上转换发射光谱显示:所有的样品在近红外光(980 nm)激发下,均有3个明显的发射峰,在522 nm、544 nm处分别对应于Er~(3+)的~4S_(3/2),~2H_(11/2)→~4I_(15/2)能级跃迁,655 nm处属于Er~(3+)的~4F_(9/2)→~4I_(15/2)能级跃迁。     

Cr3+:GdAl3(BO3)4晶体生长和光谱特性的研究

采用顶部籽晶法从K2 Mo3 O10 B2 O3 助熔剂体系生长出尺寸为 30mm的Cr3 :GAB晶体 ,吸收谱测试表明 :Cr3 离子在晶体中有两个宽且强的吸收带及一个微弱的吸收线 ,两宽带中心的波长为 4 2 0和 5 95nm ,对应于 4A2 →4T1和4A2 →4T2 两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁 ,在4A2 →4T2 吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰 ,其波长为 6 81nm ,对应于 4A2 → 2 E(R线 )的跃迁。荧光测试表明 :Cr3 :GdAl3 (BO3 ) 4(CGAB)晶体荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存 ,宽带范围为 6 5 0～ 85 0nm ,峰值波长为 72 3nm ,对应于4T2 → 2 E ,4A2 的联合能级跃迁 ,荧光线峰波长约为 70 0nm ,其强度较弱。计算了晶场强度和Racah参数 ,其中Dq/B =2 371,晶体属于中阶场介质。研究表明 ,CGAB晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求 ,且有良好的物化性能 ,可以实现宽频带可调谐激光输出。它又具有较大的倍频系数 ,有望实现 35 0nm附近紫外的自倍频激光输出。     

六角柱形NaErF_(4)和NaErF_(4)@NaYF_(4)核壳微粒制备及多色上转换荧光调控性能EI北大核心CSCD

采用简单的水热法合成了六角柱形NaErF_(4)和NaErF_(4)@NaYF_(4)核壳上转换发光材料,利用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和荧光光谱(PL)等表征对材料的形貌、结构和上转换发光性能进行了研究。结果表明,纯NaErF_(4)样品为六角柱形,边长和厚度均为1μm左右,样品表面光滑。随着NaYF_(4)壳层的包覆,六角相NaErF_(4)周围出现了大量的立方相NaYF_(4)纳米颗粒,得到了NaErF_(4)@NaYF_(4)核壳结构。荧光光谱表明,通过在六角柱形NaErF_(4)表面包覆NaYF_(4)壳层,可以有效增强上转换发光强度,其中,位于527,543,663 nm处的3个发射峰分别对应于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)和^(4)F_(9/2)→^(4)I1_(5/2)能级跃迁。随着壳层中Y∶F比例的增加,立方相NaYF_(4)的晶体衍射峰逐渐增强;同时,对应的NaErF_(4)@NaYF_(4)样品发射光谱中红绿比(R/G)逐渐增大,发光颜色也从绿色、经黄绿色逐渐向黄色过渡,实现了多色发光。     

碘分子~(127)I~(129)I的超精细光谱

本文报导用特殊的饱和吸收方法观测到混合同位素分子~(172)I~(129)I又一振转跃迁的超精细光谱。分析了~(127)I~(129)I分子超精细光谱的特征,并将它同~(127)I_2、~(129)I_2等同核分子的情况进行了比较。