Cold white light generation through the simultaneous emission from Ce3+, Dy3+ and Mn2+ in 90Al2O3·2CeCl3·3DyCl3·5MnCl2 thin film

The photoluminescence of a CeCl₃, DyCl₃ and MnCl₂ doped aluminum oxide film deposited by ultrasonic spray pyrolysis was characterized by excitation, emission and decay time spectroscopy. A nonradiative energy transfer from Ce³⁺ to Dy³⁺ and Mn²⁺ is observed upon UV excitation at 278 nm (peak emission wavelength of AlGaN-based LEDs). Such energy transfer leads to a simultaneous emission of these ions in the blue, green, yellow and red regions, resulting in white light emission with CIE1931 chromaticity coordinates, x=0.34 and y=0.23, which correspond to cold white light with a color temperature of 4900 K.     

共掺杂痕量Tb3+的Y2O2S:RE3+(Eu3+、Sm3+、Dy3+等)磷光体中Tb3+对RE3+能量传递的机理

共掺杂痕量的Tb3+,能使Y2O2S:RE3+ (RE3+=Eu3+、Sm3+、Dy3+等)磷光体的阴极射线和254nm紫外光激发下发光效率明显增强,此类增强的特点是:Tb3+浓度低(几十ppm),增强倍数高(1—6倍)和被敏化离子种类多。对一定浓度的痕量Tb3+,Sm3+和Dy3+浓度在10-5—10-2范围内,增强倍数为常数,而Eu3+随着浓度的增加、增强倍数逐渐减小,这表明Tb3+→RE3+不是共振能量传递。从激发光谱和Tb3+各条谱线强度变化的比例可判断能量传递不是光的再吸收。根据阴极射线激发后的热释光曲线以及增强倍数与温度(室温到液氮温度)关系实验,提出了能量传递模型。认为是Tb3+加入后形成等电子陷阱。它对空穴有大的俘获截面,并可以束缚一个激子。Tb3+→RE3+不是空穴类型的能量传递,而是在热扰动下束缚激子变为自由激子后引起的激子能量传递。     

Near-infrared quantum cutting via resonant energy transfer from?Pr3+ to Yb3+ in LaF3

Experimental evidence of energy transfer from Pr³⁺ to Yb³⁺ were presented by the excitation spectra and emission spectra in LaF₃:Pr³⁺,Yb³⁺. Temperature-dependent infrared emission and fluorescence decay curves have been measured to investigate the quantum cutting mechanism and energy transfer efficiency of the Pr³⁺?CYb³⁺ couple. Upon excitation of Pr³⁺ at 442?nm, Yb³⁺ emits two near-infrared photons around 1000?nm through two resonant energy transfer processes from Pr³⁺ to Yb³⁺ and the maximum total quantum efficiency reaches 161.6%. The excellent luminescence properties of the Pr³⁺?CYb³⁺ codoped LaF₃ indicate its potential application in improving the energy conversion efficiency of the silicon based solar cells by converting one blue photon to two near-infrared ones.     

纳米晶ZrO2∶Pr3+与ZrO2∶Pr3+,Sm3+发光研究

采用化学共沉淀法制备了纳米晶ZrO2∶Pr3 粉体, 所制备的纳米晶ZrO2∶Pr3 粉体中Pr3 的强室温特征发射的两个主发射带为1D2-3H4和3P0-3H4跃迁. 不同热处理温度下纳米晶ZrO2∶Pr3 晶体结构不同, 因此它们的发光不同;ZrO2基质向Pr3 有能量传递, 在高温煅烧得到的单斜相配位场中能量传递较好. 荧光强度与Pr3 浓度的关系研究表明: 3P0和1D2能级有不同的猝灭规律, 由于[1D2, 3H4]→[1G4, 3F4]的交叉弛豫, 使得1D2-3H4跃迁的猝灭浓度很低, 在我们的实验中, 掺0.1 mol% Pr3 时1D2-3H4跃迁发射最强, 掺2 mol% Pr3 时3P0-3H4跃迁发射最强. 文章制备的纳米晶ZrO2∶Pr3 , Sm3 中Sm3 的4G5/2-6H7/2跃迁荧光峰因Pr3 加入而增强, 这除了两种离子某些能级相近产生荧光发射的叠加效应外, 还存在Pr3 →Sm3 的能量传递.     

Er3+-Yb3+-Tm3+共掺CdF2:PbF2基玻璃中的荧光特性及其上转换机制

在 98 0nm半导体激光激发下 ,在Er3 Yb3 Tm3 共掺玻璃样品中得到了如下的 5条较强的上转换荧光带 ,分别是近红外 (80 0nm) ,红 (6 4 5nm) ,绿 (5 4 5和 5 2 5nm) ,蓝 (4 80nm)及紫 (4 0 7nm)。与Er3 Yb3 共掺样品相比 ,Tm3 的加入使得 4 80nm的蓝光显著增强 ,这应与Tm3 特殊的能级结构有关 ;荧光强度随激发功率变化的双对数曲线表明 4 80nm蓝光发射是双光子激发过程 ,为两个Yb3 的合作上转换敏化发光 ,随着激发功率的增加 ,4 80nm荧光的logI logP曲线的斜率将变小 ,逐渐向下“弯曲”。作者详细的分析了各条荧光带的上转换机制 ;并用速率方程讨论了稳态情况下 4 80nm蓝色上转换荧光强度随激发功率变化的关系 ,其结果与实验一致。     

ZnS:Mn2+,Sm3+粉末材料中Mn2+和Sm3+之间的能量传递

研究了ZnS粉末材料中Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用.通过测量单独由Mn2+或Sm3+掺杂及Mn2+,Sm3+同时掺杂的ZnS粉末材料的发射光谱、激发光谱、发光衰减以及选择激发发光光谱,证实了Mn2+和Sm3+之间存在偶极子-偶极子相互作用的无辐射能量传递.同时还计算了能量传递几率和传递效率.     

Colour emission tunability in Ho3+–Tm3+–Yb3+ co-doped Y2O3 upconverted phosphor

The frequency upconversion (UC) emission throughout the visible region from the Y₂O₃:Ho³⁺?CTm³⁺?CYb³⁺ co-doped phosphors synthesized by using low temperature combustion process upon excitation with a diode laser operating at 980?nm have been presented. The colour emission tunability in co-doped phosphor has been observed on increasing the pump power and seen by the naked eyes. The tunability in colour emission has also been visualized by CIE chromaticity diagram. The variation in UC emission intensity of the ¹G₄????³H₆ (Tm³⁺) and ⁵F₃????⁵I₈ (Ho³⁺) transitions lying in the blue region has been monitored with increase in the pump power and marked that their ratio can be used to determine the temperature. The developed phosphor has been used to record fingerprints. The observed most intense visible colour emission from the developed material may be used for photodynamic therapy and as an alternative of traditional fluorescent biolabels.     

KMgF3:Eu2+晶体中Eu2+的受激发射研究

二价铕离子(Eu2 )在KMgF3晶体中产生窄带线状发射,峰值位于360 nm.依据自身建立的激发态能量损耗模型,预测了4f7(6P7/2)→4f7(8S7/2)跃迁实现受激发射的可能性.采用ASE技术测得了KMgF3:Eu2 晶体360 nm发射的光学增益,得到净光学增益系数g=(11.4±3.2)cm-1,实验证实了理论预测.晶体退火或掺杂敏化离子Gd3 或Ce3 可以改善Eu2 的增益效果.     

CH3CHF2与VO2+的反应机理

采用密度泛函方法在B3LYP/ 6-311G (2d, p)水平上研究了CH3CHF2与VO2+反应生成CH2=CF2 (H2消除反应), CH2=CHF(HF消除反应)和CH3CFO的机理。计算结果表明以上三种反应中,H2消除反应最容易发生。计算结果证明了相邻碳原子上的氢原子有利于C-F键的断裂。     

CH3CHF2与VO2+的反应机理

采用密度泛函方法在B3LYP/ 6-311G (2d, p)水平上研究了CH3CHF2与VO2+反应生成CH2=CF2 (H2消除反应), CH2=CHF(HF消除反应)和CH3CFO的机理。计算结果表明以上三种反应中,H2消除反应最容易发生。计算结果证明了相邻碳原子上的氢原子有利于C-F键的断裂。     

Yb3+掺杂浓度对Er3+/Yb3+共掺SiO2-Al2O3-La2O3玻璃光谱性质的影响

测量了不同Yb3+ 离子掺杂浓度下 ,Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2O3玻璃的吸收光谱、荧光光谱和Yb3+离子2 F5/ 2 的能级寿命 ,应用迈克康伯 (McCumber)理论计算了Er3+ 的受激发射截面σemi,讨论了Yb3+ 离子浓度对其自身吸收性质、Er3+ 离子发光性质 ,以及Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)的影响 ,初步探明该基质玻璃中Yb3+ 离子掺杂数浓度的最佳范围为 3 .94× 1 0 2 0 cm- 3至 5 .92× 1 0 2 0 cm- 3,在此掺杂范围内 ,Yb3+ 离子的最大吸收系数为9.8cm- 1 ,Er3+ 的峰值发射截面和Yb3+ →Er3+ 能量传递效率 (η)分别为 0 64× 1 0 - 2 4 m2 和 92 %。     

Mg2+、Al3+离子增强SrTiO3∶Pr3+荧光体发光性能的研究

采用溶胶凝胶法成功制备了SrTiO3∶Pr3+、SrTiO3∶Pr3+, Mg2+ 及SrTiO3∶Pr3+, Al3+荧光粉.通过XRD、PL谱及第一性原理计算对样品的晶体结构、光谱特性及发光增强机制进行了研究.研究结果表明：共掺杂后,SrTiO3∶Pr3+荧光粉为单一组成的SrTiO3立方相,主发射锋位于617 nm, 对应于Pr3+离子的1D2→3H4跃迁发射.SrTiO3∶Pr3+, Mg2+ 及SrTiO3∶Pr3+, Al3+荧光粉的发光强度分别是SrTiO3∶Pr3+荧光粉发光强度的7倍和2倍,但主要发光机制没有改变.Mulliken布局分析表明,Mg2+、Al3+离子的掺入使SrTiO3∶Pr3+荧光粉中Ti-O及Pr-O键的化学键增强、键长变短,SrTiO3∶Pr3+基质向Pr3+离子发光中心的能量传递效率提高,导致SrTiO3∶Pr3+, Mg2+ 及SrTiO3∶Pr3+, Al3+荧光粉的发光效率提高.     

Mg2+、Al3+离子增强SrTiO3:Pr3+荧光体发光性能的研究

采用溶胶凝胶法成功制备了SrTiO3:Pr3+、SrTiO3:Pr3+, Mg2+及SrTiO3:Pr3+,Al3+荧光粉.通过XRD、PL谱及第一性原理计算对样品的晶体结构、光谱特性及发光增强机制进行了研究.研究结果表明:共掺杂后,SrTiO3:Pr3+荧光粉为单一组成的SrTiO3立方相,主发射锋位于617 nm,对应于Pr3+离子的1D2→3H4跃迁发射.SrTiO3:Pr3+,Mg2+ 及SrTiO3:Pr3+, Al3+荧光粉的发光强度分别是SrTiO3:Pr3+荧光粉发光强度的7倍和2倍,但主要发光机制没有改变.Mulliken布局分析表明,Mg2+、Al3+离子的掺入使SrTiO3:Pr3+荧光粉中Ti-O及Pr-O键的化学键增强、键长变短,SrTiO3:Pr3+基质向Pr3+离子发光中心的能量传递效率提高,导致SrTiO3:Pr3+,Mg2+ 及SrTiO3:Pr3+,Al3+荧光粉的发光效率提高.     

Eu3+掺杂Bi2O3-TeO2-B2O3-ZnO玻璃光谱性质

测量了Eu3+（1 mol%）掺杂(60-χ)Bi2O3-χ TeO2-30B2O3-10ZnO（χ＝5,10,20,30,摩尔百分比）玻璃的吸收光谱、发射光谱、激发光谱以及声子边带谱.根据稀土离子Eu3+光学跃起矩阵元的特点,从发射光谱获得了Eu3+光学跃起的J-O参数Ω2与Ω4.结果显示,强度参量Ω2随着Bi2O3量的增加与TeO2量的减少而减小,表明材料的对称性提高, Eu-O键强减弱,共价性减弱.随着Bi2O3量的增加,电－声子偶合减弱,材料的热稳定性大幅度提高.     

Tm3+掺杂SiO2-Al2O3-PbF2-AlF3玻璃的光谱特性

用高温熔融法制备了不同Tm3 摩尔分数掺杂的摩尔分数比为0.3(SiO2)…0.1(Al2O3)…0.1(AlF3)…0.5(PbF2)…x(Tm2O3)(摩尔分数x=0.5%,1.0%,2.0%,3.0%)玻璃。从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算得到了Tm3 的J-O强度参量(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3 各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。在808nm波长的激光二极管激发下,研究了不同Tm3 掺杂摩尔分数下玻璃在约1.47μm与约1.8μm处的荧光特性,在掺杂摩尔分数约达到2.0%时,在1.8μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂摩尔分数的增大,其荧光强度反而降低。作者从Tm3 的交叉弛豫与摩尔分数猝灭效应解释了这一荧光强度变化的规律,同时,根据McCumber理论计算了Tm3 跃迁3H6→3F4的吸收截面和跃迁3F4→3H6的受激发射截面。     

Angular dependence of the superexchange interaction Fe3+-O2−-Cr3+

The super-exchange interaction parametersI(Fe, Cr) of Fe³⁺ and Cr³⁺ in iron doped rate-earth orthochromitesRCr_0.99Fe_0.01 O₃ (R=La, La_0.5Nd_0.5, Nd, Sm, Gd, Dy, Y, Er, Yb or Lu) have been obtained from⁵⁷Fe magnetic hyperfine structure measurementsvia the Mössbauer effect.The dependence of the experimental valuesI(Fe, Cr) on the Fe–O–Cr average superexchange angle (depending upon the relative size of the rare-earth (RE) ionR ³⁺) is well described by the equationI(d⁵, d ^N ) = _N + _N cos + _N cos² .Within the accessible range of super-exchange angles 142°156°, the Fe³⁺–O^2––Cr³⁺ interaction is negative (antiferromagnetic). However, a theoretical analysis predicts a sign reversal forI(Fe, Cr.) at about 162° and thus ferromagnetic character of the interaction between 162° and 180°.The spin-only super-exchange interaction integrals fore _g andt _2g electrons, separately, are also calculated. Their angular dependence is accounted for by the behaviour of the antiferromagnetic kinetic and ferromagnetic potential exchange which are of different character when passing from 180° to 90° super-exchange geometry. The magnitude and the sign of the spin-only super-exchange integral for an arbitrary 3d cation, pair is predicted.     

Mg2+、Zn2+掺杂CaWO4∶Eu3+荧光粉的发光性质

采用微波加热固相法合成了Mg2+、Zn2+掺杂CaWO4∶Eu3+荧光粉。利用XRD对样品的晶体结构进行表征,通过荧光分光光度仪对样品的激发光谱、发射光谱和能级寿命进行检测和分析。结果表明,Mg2+、Zn2+、Eu3+掺杂CaWO4不影响CaWO4基质的四方晶相。395nm激发下,与CaWO4∶2%Eu3+样品比较,分别掺杂0.5%的Mg2+或Zn2+的样品发光强度提高了1.3倍和2.1倍;与3%Mg2+或3%Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3粉体发光比较,当Eu3+浓度增加为3%时,粉体的发光强度分别提高了7.3倍和14.8倍;与CaWO4∶3%Eu3+样品比较,3%的Mg2+或Zn2+掺杂后的样品光强分别提高了1.2倍和1.3倍。262nm比395nm激发同一样品的Eu3+的5D0能级寿命有所增加。与单掺2%Eu3+样品比较,随着Mg2+或Zn2+掺杂浓度增加,样品荧光寿命先增加后减小。同样激发波长下,与Mg2+或Zn2+掺杂CaWO4∶2%Eu3+样品荧光寿命相比,Eu3+浓度增加为3%时,样品的荧光寿命明显变短。     

铬焚烧中CrO3+H2(←→)CrO2+H2O反应机理研究

本文从量子化学角度研究了在含铬物质焚烧的反应中CrO3+H2(←→)CrO2+H2O反应机理.通过Gaussian 98软件计算,优化得到各反应物质的几何结构以及体系的内部反应路径,得出该反应体系为两步反应:首先由CrO3+H2经过一个过渡态生成中间体HCrO3+H,然后由中间体HCrO3+H经过一个过渡态生成CrO2+H2O.通过反应物和产物的活化能比较,得出该反应体系更易于正向反应发生.