磷酸盐玻璃中Ce~(3+)、Tb~(3+)、Tm~(3+)的荧光光谱

在80～300K温度范围内,定量地测出了磷酸盐玻璃中Tb~(3+)、Tm~(3+)、Ce~(3+)的荧光光谱。用短脉冲光泵浦单掺或双掺玻璃样品,测出了稀土离子的时间分辨光谱,并进行了详细讨论。     

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。     

单分散球形BaWO_4:Tb~(3+)绿色荧光粉合成及光谱性能

采用水热法合成了不同Tb~(3+)浓度掺杂的单分散球形PaWO_4绿色荧光粉。通过粉末X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM),能量色散光谱仪(EDS)来表征荧光粉的晶体结构、颗粒大小、形貌及成分;激发光谱和发射光谱以及荧光衰减曲线来表征荧光粉的荧光性能。XRD分析确认不同Tb~(3+)浓度掺杂的BaWO_4具有白钨矿结构;SEM图像显示不同Tb~(3+)浓度掺杂BaWO_4为单分散的球形荧光粉以及颗粒大小为2～4μm。研究Tb~(3+)离子掺杂浓度对发光强度的影响,结果表明,荧光粉中Tb~(3+)离子的最佳掺杂原子数分数为12%。发射光谱表明在254 nm的UV光激发下12%BaWO_4:Tb荧光粉样品与商用绿色荧光粉LaPO_4:Ce,Tb发光强度相当。由于Tb掺杂的BaWO_4绿色荧光粉具有优良的发光性能和容易制备的特点,有望成为新一代的绿色荧光粉。     

基于NaYF4的近红外激发上转换发光材料的发光特性

将Yb~(3+)作为协助发光的敏化剂,Tb~(3+)和Tm~(3+)作为发光中心的激活剂分别加入到基质氟化钇钠中,通过水热合成法分别制成不同掺杂浓度的NaYF_4:Yb~(3+)/Tb~(3+)和NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)双掺杂氟化物纳米发光材料,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射以及荧光光谱等手段分别对NaYF_4:Yb~(3+)/Tb~(3+)和NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)双掺杂氟化物材料纳米颗粒的形貌及其发光特性进行了研究.实验结果表明: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Yb~(3+)/Tb~(3+)和Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺没有改变NaYF_4的晶体结构.实验得到了该材料在980 nm激光激发下的上转换发光光谱并分析了该材料的上转换发光机理,NaYF_4:Yb~(3+)/Tb~(3+)在980 nm激光激发的情况下出现的蓝光,绿光以及红光,分别对应于~5D_4→~7F_6、~5D_4→~7F_5、~5D_4→~7F_1的辐射跃迁;NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)在980 nm光源激发下出现强的480 nm的蓝光,对应的是~1G_4→~3H_6的电子跃迁能级带,在660 nm强的红光发射谱带,对应的是~1G_4→~3F_4能级跃迁辐射光.     

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。     

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。     

Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂镓硼锗硅酸盐玻璃发光性能

采用高温熔融法分别制备了高含量Tb~(3+)单掺和Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺的镓硼锗硅酸盐(GBSG)发光玻璃,并分析了其光谱性能。根据Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂的镓硼锗硅酸盐(GBSG)玻璃的激发和发射光谱、荧光寿命衰减曲线等特性,探讨了Dy~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递关系。结果表明:玻璃的发光强度和荧光寿命随着Tb~(3+)、Dy~(3+)含量的增加而减少。与相同摩尔浓度的单掺玻璃相比,共掺玻璃发光强度的衰减速率先减慢而后加快。Tb~(3+)、Dy~(3+)离子之间的能量传递方式为无辐射共振能量传递和~4F_(9/2)+~7F_6→~6H_(15/2)+~5D_4交叉弛豫效应。     

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。     

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.     

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。     

Dy或Tb掺杂的MgB4O7磷光体的热释光特性

用高温固相反应法研制了MgB₄O₇:Dy和MgB₄O₇:Tb两种热释光材料.用自制的三维热释光谱仪测量了两种磷光体的三维发光谱,从MgB₄O₇:Dy磷光体的三维发光谱观察到:1.热释光发光峰峰温为220,380℃;2.Dy³⁺离子的发光波长为480,575,660nm;3.220,380℃发光峰的相对强度随高温固相反应温度的升高而变化,但发光峰温和波长基本保持不变.由MgB₄O₇:Tb磷光体的三维发光谱可看到在230,340,420℃附近有三个发光峰,发光谱线波长分别为489,543,589,620nm.不同的高温烧结温度不仅对发光峰的发光强度有很大影响,而且还对Tb³⁺发光谱形产生影响,当温度高于850℃时Tb³⁺离子发光谱线开始变成了发光谱带.此外,对比MgB₄O₇:Dy和MgB₄O₇:Tb两种热释光材料的二、三维发光谱,得出了掺入三价稀土离子的热释光材料的发光峰峰温主要由基质材料决定,发光波长则取决于稀土离子的4f电子能级间的跃迁.     

氧化硅薄膜中掺杂Tb~(3+)离子的发光敏化

采用溶胶-凝胶法在硅片上制备了掺杂稀土离子Tb~(3+)的SiO_2薄膜,并用荧光分析方法研究了薄膜的发光特性,对发光效果的提升途径做了探索和分析。在245 nm波长的激发下,能够观察到Tb~(3+)的5D4-7FJ(J=6,5,4,3)的跃迁发射峰。对于Tb~(3+)离子的高浓度掺杂体系,在掺入富Si或Al~(3+)离子后,浓度猝灭效应能得到明显改善。同时掺入两种激活剂的样品发光强度较只掺Al~(3+)的样品大了近一倍。此外,氩气氛退火引入氧空位缺陷也能使样品的发光强度有较大提升,氩气氛退火的最佳温度为1 200℃。     

CaZrO_3∶Ln(Ln=Pr~(3+),Sm~(3+),Tb~(3+),Dy~(3+),Tm~(3+))荧光粉的制备与光谱调控

采用高温固相法合成了稀土离子Pr3+、Sm3+、Tb3+、Dy3+、Tm3+掺杂的正交相CaZrO3荧光粉。利用X射线粉末衍射(XRD)对样品的结构进行表征,并通过荧光光谱对其发光性质进行了研究。在适当近紫外或蓝光激发下,CaZrO3∶Pr3+产生很强的绿光发射,CaZrO3∶Sm3+可发射550~700 nm的红橙光,Tm3+在CaZrO3中可获得良好的蓝光发射。研究结果表明,通过改变CaZrO3中的掺杂离子可实现其发光颜色的调控,稀土离子掺杂CaZrO3荧光粉是很有潜力的新型发光材料。     

Tm~(3+)/Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂的镓锗酸盐玻璃光谱性能及能量传递

采用熔融淬冷法制备得到透明的Tm~(3+)/Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂镓锗钠玻璃。对比研究了808 nm和980 nm激发下Tm_2O_3含量对样品可见-红外光学光谱特性的影响。结合稀土离子能级结构,分析了Tm~(3+)、Er~(3+)和Yb~(3+)离子之间的能量传递机制。结果表明:在808 nm和980 nm的激发下,Tm~(3+)/Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂样品中均观察到了473,655,521,544 nm的蓝、红和绿光。在808 nm激发下,随着Tm~(3+)浓度的增加,Tm~(3+):1 800 nm和Er~(3+):1 530 nm发射强度的比率I1.8/I1.53逐渐增大。由于在Tm~(3+)和Er~(3+)间的能量传递有效地改变了红光和绿光的发射强度,473,521,655 nm的发光强度呈现先升高再降低的趋势,在Tm_2O_3掺杂摩尔分数为0.3%时达到最大值。而在980 nm激发下,由于Yb~(3+)对Er~(3+)和Tm~(3+)的能量传递起主要作用,使得其上转换红光(655 nm)、绿光(521 nm和544 nm)和蓝光(473 nm)的发光强度高于808 nm激发下的上转换发光。     

Tb~(3+)掺杂方钠石荧光粉的制备及发光性质研究

采用高温固相法制备了一系列Tb~(3+)掺杂方钠石荧光粉样品Na_8Al_6Si_6O_(24)Cl_2∶Tb~(3+)。通过XRD、SEM、荧光光谱、热猝灭分析仪对样品的晶体结构及其发光性能进行研究。样品晶粒由大小不等、形状不规则的多面体块状颗粒构成。样品在242 nm(对应于Tb~(3+)离子自旋允许的7FJ→9DJ跃迁)激发下发出单色性能较好的绿色荧光,相应的色坐标为(0.324 0,0.587 2),色纯度为87.4%,发光量子效率为0.74。随着Tb~(3+)掺杂浓度的增加,出现浓度猝灭现象。当浓度为5%时,样品的绿色荧光最强。研究结果表明,样品满足PDP器件的使用要求,可作为三基色材料中的绿色组分。     

Er~(3+)和Eu~(3+)共注入GaN的光学特性和能量传递机制

采用离子注入法在GaN薄膜中实现了Er~(3+)和Eu~(3+)离子的共掺杂.以阴极荧光光谱仪为主要表征手段,研究样品的光学特性和能量传递机理.在300K温度下,Er~(3+)和Eu~(3+)共掺杂GaN薄膜能够实现绿光和红光的同时发射.随着Er~(3+)离子掺杂剂量的增加,Eu~(3+)离子相关发光峰的强度减弱,Er~(3+)离子对应的两个相关发光峰强度比值减小,表明Er~(3+)和Eu~(3+)离子之间发生了能量传递,能量传递的方向为Eu~(3+)→Er~(3+).变温阴极荧光光谱显示,Er~(3+)离子的2H11/2和4S3/2两个能态相关的跃迁峰相对强度比值随着温度升高而降低,主要是由两个能级之间的热耦合导致.改变Er~(3+)离子的掺杂剂量,能够调控GaN:Er~(3+)/Eu~(3+)样品的光学色度坐标和色温,表明此材料可用于发光器件.     

Tm3+/Tb3+/Eu3+掺杂硼酸盐玻璃陶瓷的 能量转换和发光性能

为获得单一基质的白光发射材料,采用熔融析晶法制备了Tm~(3+)/Tb~(3+)/Eu~(3+)掺杂的硼酸盐玻璃陶瓷。采用XRD、TEM、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计对样品的结构、光谱特性和发光性能进行表征。实验结果表明:玻璃经(500℃+2 h)+(550℃+2 h)热处理后析出单一晶相BaAlBO_3F_2。在363 nm激发下,单掺Tm~(3+)、Tb~(3+)、Eu~(3+)的样品分别发出蓝光、绿光、红光。与玻璃样品相比,玻璃陶瓷样品的发光强度明显增加。通过改变Eu~(3+)离子浓度,玻璃陶瓷样品的色坐标由(0.291 8,0.331 1)变化为(0.388 1,0.338 2)。当Tm~(3+)、Tb~(3+)、Eu~(3+)的浓度分别为0.4%、0.8%和0.2%时,玻璃陶瓷样品的色坐标(0.333 9,0.335 7)和色温(5 427.92 K)与标准白光(0.333 3,0.333 3;5 454.12 K)极为接近。荧光光谱和荧光衰减结果证实,样品中存在Tm~(3+)→Eu~(3+)和Tb~(3+)→Eu~(3+)的能量传递。制备的玻璃陶瓷材料有望用于白光LED及其他光学显示器件。     

Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺α-NaYF_4单晶体的光谱特性（英文）

采用坩埚下降法生长出Ho~(3+)离子掺杂浓度~1.90 mol%、Tm~(3+)不同掺杂离子浓度(0.99mol%,1.58mol%,2.37 mol%,3.16 mol%,3.99 mol%,7.19 mol%)的双掺杂立方晶相NaYF_4单晶体.根据测定的吸收光谱以及800nmLD波长激发下的发射光谱、发射截面和衰减曲线,研究从Tm~(3+)离子到Ho~(3+)离子的能量传递机制、Tm~(3+)离子的浓度猝灭效应和Ho~(3+)离子在2.04μm波段的优化发光效应.当Ho~(3+)离子浓度保持为~1.90 mol%不变,Tm~(3+)离子浓度从0.99 mol%增加到1.59mol%时,2.04μm波段的发射强度逐步增强;当浓度从1.59mol%增加到7.19mol%时,发射强度逐步减弱.Ho~(3+)(1.90 mol%)/Tm~(3+)(1.59 mol%)共掺的单晶体的发射截面最大,达到2.17×10-20 cm~2,其荧光寿命最长,为21.72ms;同时,根据Ho~(3+)离子的吸收截面和Tm~(3+)离子的发射截面,计算得到该样品从Tm~(3+)∶3F~(3+)4→Ho∶5I7稀土离子能量传递系数和Ho~(3+)∶~5I_7→Tm~(3+)∶~3F_4反传递系数分别为C_(Tm-Ho)=24.14×10~(-40)cm~6/s,C_(Ho-Tm)=2.05×10~(-40) cm~6/s.     

Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3纳米体系中掺杂Yb~(3+)离子对Tm~(3+)离子荧光发射的影响

为研究Yb~(3+)离子浓度变化对Tm~(3+)离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO_3)_3为原料,采用水热法制备了Tm~(3+)和Yb~(3+)共掺的Tm~(3+)/ Yb~(3+)∶LaF_3纳米颗粒.用X射线衍射对LaF_3纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为~1G_4→~3H_6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为~1D_2→~3F_4).通过观测不同Yb~(3+)离子浓度条件下共掺Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3样品的荧光光谱,研究了Yb~(3+)离子掺杂浓度对于Tm~(3+)离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于~1G_4→~3H_6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb~(3+)离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb~(3+)离子浓度增大到一定程度时,Yb~(3+)离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb~(3+)离子的浓度的变化对于~1D_2→~3F_4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

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。