808 nm/980 nm近红外光激发下CaSc2O4:Er,Nd纳米晶的上转换发光特性(英文)

通过水热法合成了一系列CaSc₂O₄:Er³⁺,Nd³⁺纳米晶。随着Nd³⁺浓度和激发波长的变化,详细研究了CaSc₂O₄:Er³⁺,Nd³⁺氧化物在可见光和近红外(NIR)区域的发光特性。在808 nm激发下,Er³⁺离子的发光强度随着Nd³⁺离子浓度的增加出现增强。相对的红色强度也有轻微的增强。在980 nm激发下,Nd³⁺离子几乎不吸收980 nm的光子,只有Er³⁺离子的吸收和发射被发现。相对的红色强度没有变化。此外,在近红外光谱中,只观察到Er³⁺离子的发射,这与可见光光谱一致。详细的研究揭示了新型CaSc₂O₄:Er³⁺,Nd³⁺纳米晶在808 nm和980 nm近红外激发下的上转换发...     

SiO2纳米线簇、C-Si-O纳米球的制备及形貌、红外光谱和光致发光光谱研究

以二茂铁和硅油作为催化剂和原料,利用高温裂解硅油为C,Si,O源,在常压N₂和H₂混合气氛的化学气相沉积管式炉中制备了大量直径为5—40 nm、长数百纳米的非晶SiO₂纳米线簇及粒径为100—300 nm的C-Si-O实心纳米球. 利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜对产物形貌进行表征.Fourier红外吸收谱显示出非晶SiO₂所具有的474,802和1100 cm^-1三个特征峰;SiO₂纳米线簇的光致发光光谱具有较强440 nm蓝光发光峰;而C-Si-O（原子数之比为1.13∶1∶2.35）纳米球具有奇特的红绿蓝（625,540,466 nm）三色光致发光谱. 关键词： 2纳米线簇')" href="#">SiO₂纳米线簇 C-Si-O纳米球 高温裂解 Fourier红外谱     

CdSe/ZnSe核-壳结构纳米粒子合成新方法

报道用“一步”合成新方法制备了CdSe/ZnSe核-壳结构的发光纳米粒子.该方法是将锌的前驱体注入表面Se富集的CdSe发光纳米粒子溶液中,通过Zn²⁺与Se共价键结合,从而在CdSe发光纳米粒子的表面形成ZnSe壳.分别通过X射线粉末衍射、光电子能谱、透射电镜、紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱,对核-壳结构的发光纳米粒子的结构及光学性质进行了表征.结果表明,以较宽带隙的ZnSe在较窄带隙的CdSe纳米粒子表面形成的壳层有效地钝化了CdSe纳米粒子的表面缺陷,明显地提高了室温下CdSe纳米粒子的光致发光效率.X射线粉末衍射表明随着Zn²⁺的不断注入,CdSe/ZnSe的衍射峰逐渐移向ZnSe衍射峰.光电子能谱数据显示,Zn2p的双峰分别位于1020,1040eV附近,通过与体材料ZnO相比,确定为Zn²⁺的光电子发射,说明Zn是以共价键形式存在于CdSe纳米粒子的表面.透射电镜照片显示纳米粒子具有良好的单分散性,核-壳结构的发光纳米粒子直径较CdSe核的直径明显增加.     

钕敏化多层壳纳米结构的增强型染料敏化上转换发光

对于稀土离子掺杂的上转换发光,由于稀土离子吸收截面小、吸收范围窄,导致其发光强度受限。最近,在稀土上转换纳米粒子的表面连接近红外染料分子敏化发光,被证实是提高上转换发光强度的有效策略。然而,将染料分子连接经典的稀土Yb掺杂纳米粒子,并不能有效利用染料分子的敏化能力。针对这一问题,本文通过高温热分解法成功制备了Nd³⁺敏化的核/壳/壳(NaYF₄:Yb/Er(20/2%)@NaYF₄:Yb(10%)@NaYF₄:Nd(80%))纳米结构,与经典的IR-806敏化的NaYF₄:Yb/Er纳米结构相比,IR-806敏化的Nd³⁺掺杂的核/壳/壳纳米结构的上转换发光(500~700 nm)强度增强了约38倍。通过荧光光谱及荧光寿命分析证实,上转换发光强度增强源于Nd的吸收与近红外染料分子的有效交叠,以及壳层结构对发光中心的保护作用(Er³⁺(⁴S_3/2→⁴I_15/2)的寿命延长了1.7倍)。另外,研究发现纳米壳层结构中最外层掺杂的Yb³⁺离子将导致染料敏化发光减弱。进一步,这种IR-806敏化的Nd掺杂的核/壳/壳纳米结构可实现增强发光中心为Ho及Tm的上转换发光。本文研究为提高染料敏化上转换发光及应用提供了新途径。     

双壳层包覆Mn∶CsPbCl3纳米晶制备及潜指纹识别应用

全无机卤化铅铯钙钛矿纳米晶CsPbX₃(X=Cl,Br,I)因具有独特的光电特性,近年来在固体照明及显示、太阳能电池、阻变存储器等领域成为研究的热门之选。Mn²⁺是一种比Pb²⁺半径小的过渡金属离子,利用Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿纳米晶能够实现波长位于600 nm左右可见光区域的橘黄色发射,且能够部分替代钙钛矿纳米晶中的Pb²⁺,降低钙钛矿纳米晶的毒性。然而,Mn²⁺掺杂的卤化物钙钛矿纳米晶仍易受环境中水分子等的侵蚀而导致其荧光特性严重退化。本文采用一种利用四甲氧基硅烷(Tetramethoxysilane,TMOS)和聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)对Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿纳米晶进行双壳层的包覆方法,并分析了双壳层包覆法对钙钛矿纳米晶稳定性提升的机理。此外,还对比了双壳层包覆的Mn²⁺掺杂CsPbCl     

Gd3+/Y3+共掺对Nd:CaF2晶体光谱性能的影响

通过坩埚下降法生长了系列共掺Nd,Gd:CaF₂和Nd,Y:CaF₂晶体, 研究了Gd³⁺/Y³⁺共掺对Nd³⁺光谱性能以及Nd:CaF₂晶体晶胞参数的影响规律. 对于0.5 at.%Nd, x at.%Gd(x=2,5,8,10):CaF₂系列晶体, 当调控Gd³⁺掺杂浓度为2 at.%时, 具有最大的荧光寿命499 μs; 当Gd³⁺掺杂浓度为5 at.%时, 具有最大的吸收截面1.47×10^-20 cm², 最大的发射截面1.9×10^-20 cm²; 当Gd³⁺掺杂浓度为8 at.%时, 具有最佳的发射带宽29.03 nm. 对于0.6 at.%Nd, xat.%Y(x=2, 5, 8, 10):CaF₂系列晶体, Y³⁺掺杂浓度为5 at.%时, 有最大的吸收截面2.41×10^-20 cm², 最大的发射截面3.17×10^-20 cm²; 当Y³⁺掺杂浓度为10 at.%时, 具有最长的荧光寿命359.4 μs,并且具有最大发射带宽26 nm.     

β-NaGdF4纳米球中Tb3+-Er3+下转换对局域态密度的尺寸效应

以Span 80 为模板,采用水热法合成了不同尺寸（4.7~115.5 nm）的β-NaGdF₄：1%Tb³⁺,1%Er³⁺ 纳米晶（NCs）。在Rayleigh限（粒子尺寸小于跃迁波长）下,研究了纳米晶尺寸对局域态密度（Local density of states,LDOS）的影响以及镶嵌在β-NaGdF₄纳米球中的Tb³⁺-Er³⁺的辐射和无辐射特性,进一步揭示下转换过程的物理机制。基于Tb³⁺-Er³⁺ 处在 β-NaGdF₄纳米球中的模型,用Green函数方法计算了Tb³⁺-Er³⁺ 发射体的自发发射速率。在介电纳米球内,Tb³⁺-Er³⁺发射体的LDOS没有显著的变化。在小尺寸（R<<λ）介电纳米球外,按照Chew的理论,发现LDOS有一个类-Gauss分布。如果R>35 nm（在本实验条件下）,介电纳米球外则只能观测到LDOS 的下降边,LDOS与局域场强的平方E²成正比,因而LDOS的类高斯分布出现的原因应归于小尺寸发射体与局域场相互作用的增强。通过计算纳米晶尺寸与体材料自发辐射速率的比值可直接确定纳米材料中的填充因子。     

Nd3+:GdScO3晶体场能级及拟合分析

采用提拉法生长出了钕掺杂钪酸钆晶体(Nd³⁺:GdScO₃),通过低温吸收光谱和室温发射光谱,对其中Nd³⁺的实验能级进行分析指认,确定了Nd³⁺:GdScO₃的66个实验Stark能级,拟合了其自由离子参数和晶体场参数,拟合均方根误差为13.17 cm^-1.与Nd³⁺:YAP和Nd³⁺:YAG相比, Nd³⁺:GdScO₃的晶场强度较弱.弱的晶体场强度有可能是Nd³⁺:GdScO₃晶体具有优良激光特性的原因之一.本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.15702中访问获取.     

Gd3+,Yb3+和Tm3+共掺杂氟化物纳米晶中Yb3+-Tm3+-Gd3+间的能量传递

用水热法合成了Y_0.8-x-yF₃∶Gd_x³⁺,Yb_0.2³⁺,Tm_y³⁺纳米晶的上转换发光材料。在典型的Y_0.595F₃∶Gd_0.200³⁺,Yb_0.200³⁺, Tm_0.005³⁺纳米微晶中,在980 nm激光激发下,观察到了Tm³⁺的紫外、紫色上转换发射明显增强和来自于Gd³⁺的⁶D_9/2、⁶I_J、⁶P_5/2及⁶P_7/2能级到基态⁸S_7/2能级的紫外发射。通过比较Y_0.8-x-yF₃∶Gd_x³⁺ ,Yb_0.2³⁺,Tm_y³⁺纳米晶样品的上转换发光性质以及Tm³⁺和Gd³⁺中一些激发态的能级寿命,借助于能级图描述了Yb³⁺-Tm³⁺-Ga³⁺之间的有效的能量传递过程。     

CdSe/CdS核壳纳米晶微波水热法一步合成与发光光谱分析

采用微波水热法一步合成了核壳结构的CdSe/CdS纳米晶,讨论了巯基丙酸中S^2-的释放过程对纳米晶生长的影响。XRD和Raman光谱结果表明,140℃合成温度下获得了CdSe/CdS核壳结构的纳米晶。FTIR光谱结果表明,巯基丙酸随时间的分解有助于CdS壳层的形成。PL光谱呈现出CdSe纳米晶的带间发射和缺陷发射,随着核壳结构的形成,CdSe纳米晶的表面缺陷被抑制,相关的荧光发射减弱。     

Nd:YSAG单晶的光谱和激光性能

用提拉法生长了(1.5 at.%)Nd~(3+):Y_3Sc_2Al_3O_(12)(YSAG)激光晶体,摇摆曲线表明晶体结晶质量优良.测量了该晶体的吸收和发光光谱,表明其适合成熟的808 nm激光二极管(LD)抽运,其~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁最强发射波长为1059 nm,发射截面为1.03×10~(-19)cm~2,同时其激光上能级寿命为253μs,表明Nd:YSAG具有和Nd:YAG相近的效率,但其激光上能级寿命比Nd:YAG长约20μs.以LD抽运2 mm×2 mm×6 mm Nd:YSAG激光棒,激光阈值为0.85 W,最高输出功率为1.1 W,激光斜效率为21.1%,光-光转化效率为18.3%.综合表明Nd:YSAG单晶作为激光性能优良的全固态激光材料,更适合全固态调Q激光输出.     

Large energy 1341.4 nm Nd: YALO3 pulse laser

On the basis of a measured stimulated emission cross-section for the ⁴F_3/2-⁴I_13/2 transition of the Nd³⁺ ion in a YAP crystal, it is shown that the Nd:YALO₃ crystal is a useful kind of laser crystal to operate in a pulsed laser at 1341.4 nm. Output energy of 5.31 J with an overall efficiency of 1.84% at 1341.4 nm has been achieved by using a 6 mm diameter and 101 mm long A-axis YALO₃ rod with 1 at.% Nd³⁺ ion.     

NaYF_4∶Yb~(3+),Tm~(3+)/CdSe纳米异质结构的近红外上转换发光性能

采用两步高温热分解法合成了纳米异质结构的Na YF4∶Yb3+,Tm3+/Cd Se。X射线衍射测试结果表明样品由纯六角相的Na YF4(β-Na YF4)和纤锌矿型Cd Se组成。980 nm激发的上转换光谱表明Na YF4∶Yb3+,Tm3+和Cd Se之间存在能量传递,Tm3+将Yb3+传递给它的能量部分地传递给Cd Se,被激发的Cd Se又将能量回传给Tm3+的相应能级,最终使得Na YF4∶Yb3+,Tm3+的紫外和蓝光发射完全消失,而797 nm的近红外发射大幅增强。Na YF4∶Yb3+,Tm3+/Cd Se纳米异质结构的激发光和发射光均处于生物组织的光学透过窗口(700~1 100 nm),对生物组织的光损伤小,在生物医学领域有很大的应用潜力。     

尿素用量对燃烧法合成CaAl2O4：Eu2+,Nd3+长余辉材料发光性能的影响

利用金属硝酸盐和尿素的氧化还原反应,通过燃烧法在600℃的炉温下合成了蓝紫色长余辉发光材料CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺。在金属硝酸盐溶液浓度不变的条件下,通过改变尿素与硝酸根的量的比,合成了多组长余辉材料样品。当尿素用量较少时,Eu³⁺不能完全被还原为Eu²⁺;随尿素用量增加,样品的Eu³⁺特征发射减弱,余辉初始亮度和持续时间均得到改善;当尿素的用量达到理论用量的5倍时,样品余辉特性最好,继续增加尿素用量,余辉亮度和持续时间反而下降。将燃烧法制备的各组样品用活性炭密封,在1000℃条件下反应2h,使Eu³⁺完全被还原为Eu²⁺,同时除去燃烧法反应不完全的杂质,可以一定程度提高材料的余辉发光性能。     

Nd~(3+):SrY_2O_4粉体的制备、结构与光谱性能研究

为探索新型激光晶体,采用固相法合成了(3 at.%)Nd~(3+):SrY_2O_4多晶,对其结构和发光性质进行了研究.对样品的X射线衍射谱进行Rietveld精修得到了样品的晶胞参数、原子位置等.在353 nm激发下,Nd~(3+):SrY_2O_4在可见波段的最强荧光峰位于419 nm,对应Nd3+的2D15/2→4I9/2跃迁.在824 nm激发下,Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁的荧光谱带宽约为90 nm,最强峰为1083 nm,荧光寿命为281.7μs.宽发射光谱和长的能级寿命表明,Nd~(3+):SrY_2O_4是一种很有希望的新波长激光二极管抽运超短脉冲激光材料.     

用于液体激光介质的Nd~(3+)离子掺杂氟化镧纳米颗粒的制备与性能表征

设计并合成了掺杂不同Nd3+离子浓度的氟化镧纳米颗粒,并用油酸进行了表面修饰,使得这类纳米颗粒可分散于常见的有机溶剂中形成透明、均一、稳定的溶液。对纳米颗粒的结构、晶相以及发光性能进行了表征。固体和溶液材料在1 060 nm都有强的发射峰,说明纳米晶格可有效地保护Nd3+离子免受外界环境对发光的猝灭影响。纳米颗粒有机溶液的吸收损耗和散射损耗测试结果表明,其总损耗系数能够满足激光介质材料的损耗要求,为该材料的实用化打下了基础。     

小粒径同质/异质壳层结构NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒的近红外发光特性

采用共沉淀法制备了粒径小于5 nm的六方相NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒.纳米颗粒表面缺陷会使发光中心产生严重的淬灭,对其表面包覆适当厚度的壳层可以有效地减少发光淬灭,提高发光性能.对NaGdF_4:3%Nd~(3+)核心纳米颗粒分别进行同质和异质包覆并且通过调节核壳比制备了不同壳层厚度的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4和NaGdF_4:3%Nd~(3+)@Na YF4纳米颗粒,研究了不同的壳层厚度对核心纳米颗粒发光的影响,并对两种不同核壳结构纳米颗粒的发光性能进行了对比.在808 nm近红外光激发下,NaGdF_4:3%Nd~(3+)纳米颗粒发射出位于约866,893,1060 nm的近红外发射.与核心纳米颗粒相比,核壳结构的纳米颗粒的荧光强度增强,荧光寿命增长,并且随着壳厚的增加,荧光强度出现先增强后减弱、荧光寿命逐步增长的趋势.与相同条件下同质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaGdF_4纳米颗粒相比,异质包覆的NaGdF_4:3%Nd~(3+)@NaYF_4纳米颗粒光谱荧光强度增强,寿命增长.     

2018年2期电子期刊

光诱导功能退化是胶体量子点在应用中面临的主要挑战之一,本文针对这一问题研究了使用磁控溅射沉积SiO₂薄膜形成钝化层来提高CdSe/ZnS量子点发光稳定性的方法。首先,通过三正辛基膦辅助连续离子层吸附反应方法合成了615 nm发光的红色CdSe/ZnS量子点。然后将量子点旋涂在SiO₂/Si基片上,再通过磁控溅射方法在量子点上沉积了厚度为20 nm的SiO₂薄膜作为钝化层。使用连续波激光光源分别在空气气氛和真空条件下照射样品,研究了经过不同照射时间后钝化和未钝化量子点的稳态光致发光光谱。结果表明,随着照射时间的延长,没有SiO₂钝化的量子点的PL强度显著降低、PL峰值发生蓝移、FWHM不断增大。对比研究发现,由于SiO₂薄膜能够阻挡空气中的水和氧,减缓了量子点表面的光诱导氧化现象,因此显著提高了CdSe/ZnS量子点的稳定性。     

Nd~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性研究

以970 nm和808 nm半导体激光器作为抽运源,从光纤长度和抽运功率两个方面,探讨了Nd~(3+)/Yb~(3+)摩尔浓度比约为4:1的共掺磷酸盐玻璃光纤的发光与激光特性.在970 nm抽运下,光纤光谱以Yb~(3+)离子的发光为主,但Yb~(3+)→Nd~(3+)能量传递会对光纤光谱(激光和受激放大自发辐射)产生调制作用,调制作用随970 nm抽运功率或光纤长度的增加而显著,甚至出现显著的双波长激光现象.尽管玻璃样品中Nd~(3+)→Yb~(3+)的能量传递效率ηNd→Yb高达64%,但在808 nm抽运下,激光峰始终在1053 nm附近产生,且与808 nm抽运功率大小和光纤长度无关.为解释这一现象,推导了考虑Nd~(3+)离子受激辐射的能量传递模型.从理论模型来看,Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递作用随Nd~(3+)离子受激辐射信号光强度的增加而迅速减弱,这与该光纤实际测试的荧光光谱随808 nm抽运功率的变化规律相符合.因此,当采用Nd~(3+)离子来敏化Yb~(3+)离子时,需要考虑Nd~(3+)离子的受激辐射对Nd~(3+)→Yb~(3+)能量传递的抑制作用.