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。     

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。     

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。     

Mechanisms and absolute quantum yield of upconversion luminescence of fluoride phosphors

Mechanisms of upconversion luminescence(UCL) of SrF_2:Er phosphors corresponding to the ~4G_(11∕2)→~4I_(15∕2),~2H_(9∕2)→~4I_(15∕2),~4F_(5∕2)→~4I_(15∕2),~4F_(7∕2)→~4I_(15∕2),~2H_(11∕2)→~4I_(15∕2),~4S_(3∕2)→~4I_(15∕2),~4F_(9∕2)→~4I_(15∕2), and ~4I_(9∕2)→~4I_(15∕2) transitions upon excitation of the ~4I_(11∕2) level of Er~(3+)ions were investigated. Energy transfer upconversion processes are responsible for the populating of the ~2H_(9∕2),~2H_(11∕2),~4S_(3∕2), and ~4F_(9∕2) levels. Cooperative process is the dominant mechanism of luminescence from ~4S_(3∕2) and ~4F_(9∕2) levels for SrF_2:Er with high concentrations of Er~(3+)ions. The UCL from ~4G_(11∕2) and ~4F_(5∕2) is explained by excited-state absorption. Cross-relaxation processes take part in the population of ~4F_(9∕2) and ~4I_(9∕2) levels. For quantifying material performance, the Er~(3+)-concentration dependence of UCL and the absolute quantum yields of SrF_2:Er were studied. The most intensive visible luminescence was obtained for SrF_2:Er(14.2%) with 0.28% maximum quantum yield.     

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。     

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。     

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。     

Er:Yb共掺杂SiO2基氟氧化物玻璃的上转换发光

制备了Er~(3 ):Yb~(3 )共掺杂SiO_2基氟氧化物玻璃,测试了样品在488um激光激发下的激发谱和930nm红外光激发下的上转换可见光谱。在红外光激发下,检测到了Er~(3 )离子较强的~4S_(3/2)(~2H_(11/2))→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(5/2)可见光发射。简单分析了上转换红光增强的机制。     

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。     

Er~(3+)/Tm~(3+)共掺铋硅酸盐玻璃2.0μm光谱性质（英文）

用高温熔融法制备了Er~(3+)/Tm~(3+)共掺杂无铅铋硅酸盐玻璃.测试了玻璃的吸收光谱和荧光光谱,分析和表征了Er~(3+)、Tm~(3+)离子之间的能量传递机制和传递效率,结果表明:在800 nm和1 550 nm光源泵浦下,Er~(3+)的掺入能够增强Tm~(3+)离子1.8μm发光,相应的最大发射截面分别为6.7×10~(-21)cm~2和7.3×10~(-21)cm~2,荧光带宽达到250 nm.根据Dexter-Foster模型,得到Er~(3+):~4I_(13/2)能级到Tm~(3+):~3F_4能级的直接能量传递系数为16.8×10~(-40)cm~6/s,为1 550 nm泵浦下获得较强的1.8μm发光奠定了基础.     

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。     

K_5Bi_(0.9)Er_(0.1)(MoO_4)_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K_5Bi_(0.9)Er_(0.1)(MoO_4)_4单晶。该晶体属于三方晶系,空间群为Rm,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Er~(3+)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。     

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。     

NaYF_4∶Yb,Er不同晶相和形貌的可控合成及上转换发光性能的研究

以氟化钠和稀土硝酸盐为原料,柠檬酸钠为表面活性剂,采用水热法制备出微米级NaYF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所制备样品的晶相、形貌和发光特性进行了研究。结果表明,通过调节NaF/RE~(3+)的比例(5,6,7,8,9,11),实现了样品从立方相到六方相的转变,样品的立方相和六方相的X射线衍射峰分别与标准卡片PDF#77-2042和PDF#16-0334完全匹配。由扫描电镜图可以看出,样品的结晶度高,分散性好,形貌从棒状转变为六边形片状。样品的上转换荧光光谱显示,随着NaF/RE~(3+)的比例增大,样品的红绿光发射峰均增强,样品的520和539nm处的绿光发射峰对应的是Er~(3+)的~2H11/2→4I15/2和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)的能级跃迁,而653nm处的红光发射峰对应的是Er~(3+)的~4F_(9/2)→~4I_(15/2)的能级跃迁。由样品的色度坐标图得出,调节NaF/RE~(3+)的比例还可以实现样品的光色可调,随着NaF/RE~(3+)的比例增大,样品的整体发光光色实现了从黄光区到近红光区的移动。由上述结果可以得出,通过相对简单的实验方法,温和的实验条件和相对低廉的材料成本,仅通过改变原材料中单一组分(NaF)物质的量,就达到了样品NaYF4∶Yb~(3+),Er~(3+)晶相、形貌转变以及发光光色移动的良好控制。荧光材料的晶相和形貌对其上转换发光的影响在光子器件和生物分析的研究中具有重要的潜在应用。     

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。     

Experimental optimum design and luminescence properties of NaY(Gd)(MoO_4)_2:Er~(3+)phosphors

Three-factor orthogonal design(OD) of Er~(3+)/Gd~(3+)/T(calcination temperature) is used to optimize the luminescent intensity of Na Y(Gd)(MoO_4)_2:Er~(3+)phosphor.Firstly,the uniform design(UD) is introduced to explore the doping concentration range of Er~(3+)/Gd~(3+).Then OD and range analysis are performed based on the results of UD to obtain the primary and secondary sequence and the best combination of Er~(3+),Gd~(3+),and T within the experimental range.The optimum sample is prepared by the high temperature solid state method.Photoluminescence excitation and emission spectra of the optimum sample are detected.The intense green emissions(530 nm and 550 nm) are observed which originate from Er~(3+)~2H_(11/2)→~4I_(15/2)and~4S_(3/2)→~4I_(15/2),respectively.Thermal effect is investigated in the optimum NaY(Gd~(3+))(MoO_4)_2:Er~(3+)phosphors,and the green emission intensity decreases as temperature increases.     

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。     

水热法合成GdInO3:Yb3+/Ho3+荧光粉及其上转换发光性能

采用水热过程与进一步热处理的方法合成了六方相GdInO_3∶Yb~(3+)/Ho~(3+)荧光粉。采用X射线粉末衍射(PXRD)对晶体结构和相纯度进行了检测,结构精修结果表明,获得的样品为纯的六方相GdInO_3∶Yb~(3+)/Ho~(3+)荧光粉。用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合成材料的形貌进行了表征。在980 nm激光激发下,观察到Ho~(3+)离子的539 nm绿光发射(~5S_2/~5F_4→~5I_8)和665 nm红光发射(~5F_5→~5I_8)。此外,还发现通过改变Ho~(3+)浓度得到了从绿光到黄光的可调发光特性。可调发光是由交叉弛豫(~5F_4/~5S_2+~5I_7→~5F_5+~5I_6)过程引起的。GdInO_3∶Yb~(3+)/Ho~(3+)是一种很好的上转换材料,可用于照明和显示领域。     

Er3+离子浓度对ZnS:ErF3薄膜交流电致发光特性的影响

本文研究了Er³⁺离子浓度对ZnS:ErF₃薄膜交流电致发光(ACEL)特性的影响。I(⁴F_9/2→⁴I_15/2)受Er³⁺离子浓度的影响较大,随Er³⁺离子浓度增高,I(⁴F_9/2→⁴I_15/2)增强,甚至超过I(²H关键词：     

上转换纳米粒子CaF_2∶Er~(3+),Yb~(3+)的合成及其温敏特性（英文）

采用水热合成法制备了CaF_2∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米粒子。在980 nm激发下,研究了来源于Er~(3+)的2H11/2/4S3/2→4I15/2跃迁的绿光发射和来源于4F9/2→4I15/2跃迁的红光发射。由于Er~(3+)具有一对热耦合能级(2H11/2/4S3/2),所合成的样品在293~573 K温度范围内有良好的温敏特性。利用荧光强度比(FIR)技术,测得样品在483 K时具有最大灵敏度0.002 85 K~(-1)。