Tb3+、Yb3+共掺BaGd2ZnO5荧光粉的制备及其近红外量子剪裁研究

采用高温固相法合成了Tb3+、Yb3+共掺杂的BaGd2ZnO5荧光粉。XRD测量数据表明合成的样品为纯相。在Tb3+特征激发(297 nm)下得到了Yb3+的特征发射(977 nm),并且对Tb3+与Yb3+能级图进行分析,证明Tb3+到Yb3+为合作能量传递。测量了不同Yb3+浓度下Tb3+的5D4能级(544 nm)的发光寿命曲线,计算得到Tb3+与Yb3+的能量传递效率和量子效率,最高量子效率为125.5%。Yb3+的发射与硅太阳能电池的吸收匹配,该材料有可能应用于硅太阳能电池以提高其转换效率。     

NaYF_4微晶中Tm~(3+)-Er~(3+)耦合对间的能量传递

在NaYF4微晶中借助于Tm3+-Er3+耦合对间能量传递过程,能够将一个高能291 nm紫外光光子剪裁成近红外796 nm和蓝色476 nm两个光子。在291 nm(34 364 cm-1)紫外光激发下,Tm3+的1I6能级首先被布居,再经过一个交叉弛豫过程使得Er3+的4I9/2和Tm3+的1G4能级同时被布居,从而实现了Tm3+的1G4→3H6[476 nm(21 008 cm-1)]和Er3+的4I9/2→4I15/2[796 nm(12 563 cm-1)]辐射跃迁。估算了这种下转换过程的能量传递效率ηET和量子效率ηQE。通过这种量子剪裁可以解决光谱失配问题,提高GaAs太阳能电池中的转换效率。     

下转换材料β-NaYF4:Tb3+,Yb3+的水热法合成和发光性质研究

利用水热法合成了粉末发光材NaYF4∶Tb3+,Yb3+。分别用X射线衍射(XRD),光致发光谱(PL)和激发谱(PLE)测试了合成材料的物相结构和发光性质。研究结果表明:合成的NaYF4∶Tb3+,Yb3+材料为六方相的晶体,无立方相的。改变Tb3+和Yb3+的掺杂浓度后晶格结构没有变化,说明离子Tb3+和Yb3+取代的是Y3+离子的晶格位置。在355nm脉冲激光激发下,检测到了Tb3+的5 D3→7 FJ(J=5-0)和5 D4→7 FJ(J=6,5,4,3)可见波段特征发射光和Yb3+950～1 050nm(2 F5/2→2 F7/2)的近红外发光,研究了可见和近红外的发射强度随Yb3+掺杂浓度的变化,表明Tb3+和Yb3+之间存在能量传递,其可能的能量传递方式是共合作能量传递过程。当Tb3+和Yb3+的掺杂摩尔浓度分别是1mol%和6mol%时具有最强的近红外发射。     

Er~(3+)/Eu~(3+)及Yb~(3+)/Er~(3+)/Eu~(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析

采用高温固相烧结法制备了Er3+/Eu3+共掺杂和Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂系列硼硅酸盐玻璃样品。在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品的光致发光谱,分析了上转换机制。结果表明:随着Er3+浓度的增加,Eu3+的595 nm光谱强度增强;Eu3+的692 nm光谱强度随Yb3+浓度增加而增强,并明显强于595 nm光谱。Er3+/Eu3+、Yb3+/Eu3+之间的能量传递和合作上转换等机制导致Eu3+离子上转换发射。     

Eu~(2+)-Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃中的合作能量传递(英文)

报道了在Eu2+-Yb3+共掺磷酸盐中,一个紫外光子(320nm)通过下转换发光变成两个近红外光子(约1 000nm)的现象.测试了不同样品的吸收、激发和发射光谱,证明了在本玻璃体系中量子剪裁现象的存在;Eu2+离子5d-4f能级发光的衰减曲线证明Eu2+到Yb3+之间的合作能量传递;用I-H理论模型拟合衰减曲线说明了能量传递的过程.最后计算出了能量传递的效率,当Yb3+浓度为1.0mol%时效率为23.05%,当其增加到2.0mol%时,能量传递效率提高到了53.6%.     

SrB4O7：Pr3+,Mn2+中的Pr→Mn能量传递

从能量传递的角度出发,利用同步辐射光源(德国HASYLAB实验室的SUPERLUMI实验站)对Pr³⁺和Mn²⁺掺杂的SrB₄O₇粉末样品进行了光谱研究.206nm激发下,在SrB₄O₇:Pr³⁺(0.1%,摩尔分数)样品中观察到了来自Pr³⁺离子1S0能级的光子级联发射.SrB₄O₇:Pr³⁺样品的发射谱与SrB₄O₇:Mn²⁺样品监测Mn²⁺离子640nm发射的激发谱在330~430nm的波长范围里存在显著的光谱重叠.这个光谱重叠有利于Pr³⁺→Mn²⁺的能量传递发生,从而将Pr³⁺离子级联发射中第一步不实用的紫外或近紫外光子转换为Mn²⁺的红光发射.双掺杂样品SrB₄O₇:Pr³⁺,Mn²⁺与单掺杂样品SrB₄O₇:Pr³⁺的发射谱比较揭示出Pr³⁺→Mn²⁺的能量传递的确存在,并且提供了一种传递效率的估算方法,表明通过“Pr³⁺-Mn²⁺”组合有可能获得量子效率大于1的高效真空紫外激发发光材料.     

SrB_4O_7∶Pr~(3+),Mn~(2+)中的Pr→Mn能量传递

从能量传递的角度出发,利用同步辐射光源(德国HASYLAB实验室的SUPERLUM I实验站)对Pr3 和Mn2 掺杂的SrB4O7粉末样品进行了光谱研究。206 nm激发下,在SrB4O7∶Pr3 (0.1%,摩尔分数)样品中观察到了来自Pr3 离子1S0能级的光子级联发射。SrB4O7∶Pr3 样品的发射谱与SrB4O7∶Mn2 样品监测Mn2 离子640 nm发射的激发谱在330~430 nm的波长范围里存在显著的光谱重叠。这个光谱重叠有利于Pr3 →Mn2 的能量传递发生,从而将Pr3 离子级联发射中第一步不实用的紫外或近紫外光子转换为Mn2 的红光发射。双掺杂样品SrB4O7∶Pr3 ,Mn2 与单掺杂样品SrB4O7∶Pr3 的发射谱比较揭示出Pr3 →Mn2 的能量传递的确存在,并且提供了一种传递效率的估算方法,表明通过“Pr3 -Mn2 ”组合有可能获得量子效率大于1的高效真空紫外激发发光材料。     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂磷酸盐微晶玻璃的光谱性质

采用高温熔融法生长了Er3+/Yb3+共掺杂的磷酸盐微晶玻璃,测量了微晶玻璃室温下的吸收光谱。由此吸收谱,根据Judd-O felt理论,计算了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃的强度参数、自发辐射几率、荧光分支比等光谱参数,得到了吸收截面曲线,并根据M cCumber理论得到1 540 nm附近的积分发射截面。样品的强度参数为Ω2=6.33×10-20cm2,Ω4=1.41×10-20cm2,Ω6=1.09×10-20cm2。1 540 nm对应的积分发射截面峰值为1.8×10-20cm2。另外,还测量了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃在980 nm激发下的上转换光谱,讨论了Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐微晶玻璃的上转换发光和能量传递过程。     

Yb3+/Er3+共掺BaGd2ZnO5上转换发光动力学过程的研究

BaGd2ZnO5∶Yb3+,Er3+是目前报道的上转换效率最高的发光材料,有广泛的应用前景,但到目前为止还没有关于该基质材料中Er3+发光动力学过程研究的报道。采用溶胶凝胶法制备BaGd2ZnO5∶Yb3+,Er3+上转换发光材料,测量不同激发密度下上转换光发射功率及上转换效率。数据表明:当激发密度较低时,绿色光发射强度与激发光功率的二次方成正比;激发密度较高时,与激发光功率的一次方成正比;上转换能量效率先增大后减小,具有一个极大值。通过建立不同激发密度下,Er3+离子4 S3/2能级上转换光发射速率方程模型,阐述了产生这一现象的动力学过程和绿色光发射产生的机理。在弱激发条件下,用方波调制的971nm LD激光激发BaGd2ZnO5∶Yb3+,Er3+样品,测量上转换绿光的上升和衰减过程,用Er3+离子4 S3/2能级的速率方程拟合绿光的上升和衰减过程确定相关参数,证实Er3+离子4 S3/2能级粒子布居主要来自于Yb3+→Er3+的能量传递。     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂纳米晶CaWO_4的发光性质

利用共沉淀法制备了Er3+掺杂及Er3+/Yb3+共掺杂纳米晶CaWO4发光粉体,室温下观察到Er3+的下转换和上转换特征发射。研究了不同煅烧温度、不同掺杂浓度对Er3+离子特征发射的影响。结果表明:随着煅烧温度的升高,发射强度增强;掺杂浓度的改变,导致了Er3+的浓度猝灭现象,其适宜的掺杂原子数分数为0.6%。同时观测到O-W的电荷迁移态与稀土离子之间的能量传递现象,并给出了能量传递的模型。对Er3+的上转换研究观察到:在976nm激光激发下Yb3+对Er3+的上转换发射起到了很好的敏化作用,两个Yb3+同时将能量以共振方式传递给一个Er3+离子,Er3+、Yb3+共掺杂样品的绿光上转换过程展示了双光子过程。     

Tb~(3+)和Yb~(3+)掺杂Y_2O_3发光粉体的制备和近红外量子剪裁研究

采用共沉淀法制备了Y2O3∶Tb3+和Y2O3∶Tb3+,Yb3+两种样品。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪分析和测试了样品的形貌、微结构和室温下的荧光光谱,得到了不同掺杂浓度、退火温度、溶液pH值下Y2O3∶Tb3+的最优工艺制备条件:Tb3+浓度1.5%、退火温度1 400℃、溶液偏碱性环境下,样品在300nm光激发下于543nm处有最大绿光发射。详细分析了Tb3+能级结构和跃迁属性与实验光谱的对应关系,阐述了工艺条件的影响机理和主要影响样品发光的荧光猝灭效应。制备的Y2O3∶Tb3+,Yb3+粉体,敏化离子Tb3+与激活离子Yb3+间存在能量传递过程,使样品在近红外区有可观的发光,从能级角度对两离子间的合作下转换发光过程进行了描述,同样分析了该体系下的荧光猝灭过程。实验证明近红外量子剪裁可有效提高掺杂离子的发光效率,在硅太阳能电池等领域有广阔的应用前景。     

Charge transfer excitation of the Nd3+, Sm3+, Dy3+, Ho3+, Er3+ and Tm3+ emission in CaGa2S4

The excitation spectra of the Nd³⁺, Sm³⁺, Dy³⁺, Ho³⁺, Er³⁺ and Tm³⁺ emission in the sodium-compensated CaGa₂S₄ host lattice, a sulfide with wide band gap, contain an intense band below the absorption edge. Comparison of the energy of its maximum with thermodynamic data and correlations to Jørgensen's refined spin-pairing theory predictions allow one to ascribe this band to a charge transfer transition ending onto 4f orbitals. The irregular variation within the rare earth series contrasts with the monotonic variation of the absorption edge in stoichiometric rare earth sulfides (e.g. NaLnS₂), associated with interband transitions.     

Diffusion-limited energy transfer from Tb3+ → Nd3+ and Tb3+ → Ho3+ in DMSO

The energy transfer phenomenon has been studied from Tb³⁺ → Nd³⁺ and Tb³⁺ → Ho³⁺ in DMSO. A diffusion limited dipole-dipole mechanism of energy transfer is suggested for both systems. At high acceptor concentrations, P_da depends linearly on C² consistent with the Fong and Diestler theory of energy transfer. However, at low acceptor concentrations the observations of time evolutions of Tb³⁺ luminescence decay following flash excitation has enabled us to examine diffusion limited energy transfer from Tb³⁺ to Nd³⁺ and Tb³⁺ to Ho³⁺ in DMSO.     

Tm3+/Yb3+/Er3+共掺氟氧硅酸盐玻璃的上转换发光特性

利用熔融法制备了Tm3+/Yb3+/Er3+共掺氟氧硅酸盐玻璃.在980nm LD激发下,研究了Tm3+离子和Er3+离子之间的能量传递和Tm3+离子的上转换荧光,分析了Tm3+离子的上转换机理,发现蓝色上转换荧光是三光子过程对应于1 G4→3 H6的跃迁,而红色上转换荧光是双光子过程对应于1 G4→3 F4的跃迁.比较不同掺杂摩尔分数的样品的荧光强度,发现Tm3+离子的最佳掺杂摩尔分数为0.2%.     

掺钬镱离子的氟氧化物玻璃陶瓷的一级和二级红外量子剪裁的研究

本文报道了掺钬镱离子的氟氧化物玻璃陶瓷的一级和二级红外量子剪裁的比较研究．研究发现当0G5能级到0＆能级及之间的能级被激发的时候,大多数的粒子数容易无辐射弛豫到（5F4^5S2）能级．在（0F40＆）能级,由很强的ET7-ETaYb{5F4（Ho）→5I6（Ho）,2F7／2（Yb）→2F5/2（Yb））交叉能量传递渠道,导致Ho3＋离子的粒子数被无损耗的交叉能量传递到5I6能级,同时Yb3＋离子从基态2F7／2能级被激发到2F5/2能级,它导致了两个能被晶体硅有效吸收的红外光子,即一个（1153am,1188am）的红外光子和另一个（973．0nm,1002．0nm）的红外光子,因此出现了显著的双光子一级红外量子剪裁．最后,该文计算了Ho（0．5）Yb（1）：FOV和Ho（0．5）Yb（10．5）：FOV的交叉能量传递效率为ηtr,1％Yb（5FS2）=29．2％,‰,10．5％Yb（5F4^5S2）=99．2％和它们的共合作能量传递效率为ηtr,1％Yb（5F3）=4．18％,ηtr,10．5％Yb（5F3）=75．3％;而它们的双光子量子剪裁效率的理论上限值依次为ηCR,1％Yb（5F4^5S2）=129．2％,ηCR,10．5％Yb（5F4^5S2）=199．2％和ηCO,1％Yb（5F3）=104．18％,ηCO,10.5％Yb（5F3）=175．3％．因此发现了一级红外量子剪裁有比二级红外量子剪裁高较多的概率．该项研究对太阳能电池效率的提高很有意义．     

Cr3+/Tm3+/Ho3+共掺氟磷酸盐玻璃的制备及性能表征

制备了不同 Al(PO₃)₃含量的掺铥系列氟磷酸盐玻璃,研究了其结构、热稳定性和光谱性质. 研究了不同摩尔百分数 Al(PO₃)₃掺杂下 Cr³⁺/Tm³⁺/Ho³⁺共掺氟磷酸盐玻璃在 2.0μm 处的发光特性. 并且用Judd-Ofelt理论计算了强度参量,并由此计算了激发能级的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参量. 结果表明,随着 Tm³⁺浓度增加,2.0μm 处发光的强度逐渐增强. 证明了Tm³⁺(³F₄) →Ho³⁺(⁵I₇)能量转移是非常有效的,并与掺杂浓度有关. 关键词： 氟磷酸盐玻璃 能量传递 荧光光谱 吸收光谱     

Extrinsic luminescence of BaF2: R 3+ crystals ( R 3+ = La3+, Y3+, Yb3+)

This paper reports on a study of cross-luminescence in barium fluoride crystals doped by a variety of impurities (K⁺, Cd²⁺, Y³⁺, Yb³⁺, La³⁺). It is shown that doping of the crystal with a trivalent impurity gives rise to the formation of an additional cross-luminescence band peaking at 7.5 eV, the intensity of this band increasing with increasing impurity concentration. Original Russian Text ? A.S. Myasnikova, E.A. Radzhabov, A.V. Egranov, 2008, published in Fizika Tverdogo Tela, 2008, Vol. 50, No. 9, pp. 1582–1584.     

Ce^3＋离子敏化Eu^3＋：Cr^3＋：Sm^3＋：YAG外延层的荧光现象

对Ce^3 :Eu^3 :Cr^3 :Sm^3 :YAG外延层中的荧光敏经现象进行了报道和分析，在较高浓度的Ce^3 离子掺杂时，外处层在蓝色、绿色波段出现了新的荧光谱线，可解释为在Ce^3 离子每化作用下，Eu^3 离子产生了由高位激发态能级^5Di(i=1,2,3）直接到基态能级^7Fj(j=0,1,2,3）的辐射跃迁过程，并且这种Ce^3 :Eu^3 :Cr^3 :Sm^3 :YAG外延层还是一种新颖的白色单晶荧光材料。     

LiNbO3和LiTaO3晶体Er3+/Yb3+掺杂水热外延层室温吸收光谱分析

本文引入与浓度和厚度有关的k_NL待定参数, 在J-O理论基础上, 对Er³⁺/Yb³⁺掺杂的LiNbO₃和LiTaO₃单晶衬底上 的多晶水热外延样品进行了基于吸收光谱的拟合计算. LiNbO₃:Ω₂=2.34× 10^-20 cm², Ω₄=0.77× 10^-20 cm², Ω₆=0.31×10^-20 cm², k_NL=4.32× 10^-2 mol·m^-2. LiTaO₃:Ω₂=1.68×10^-20 cm², Ω₄=0.84×10^-20 cm², Ω₆=0.45×10^-20 cm², k_NL=9.17×10^-3 mol· m^-2. 该方法可尝试推广到粉体或胶体等难以直接获得浓度和厚度数据的体系. 经上转换发光测试及光谱参数计分析认为Er³⁺/Yb³⁺离子的掺杂浓度比为1:1的情况下, 样品呈现绿色上转换发光光谱; 可尝试以降低基质声子能量的方法提高⁴I_13/2能级 对²H_11/2和⁴S_3/2能级的量子剪裁效率.     

Emission analysis of RE3+ (Eu3+, Tb3+ & Ho3+): B2O3-BaO-LiF/AIF3 glasses

We report here the luminescence spectra of certain rare earth ions (Eu³⁺, Tb³⁺ & Ho³⁺) doped B₂O₃-BaO-LiF/AiF₃ based on the measurements of emission and decay curves of prominent emission transitions. For both the reference host glasses, FTIR, XRD, DTA-TG profiles have been recorded to understand their structural and thermal properties. Eu³⁺ doped glasses have shown five emission transitions of ⁵D₀ → ⁷F_{01,2,3 & 4} located at 580nm, 593nm, 615nm, 655nm and 704nm respectively with an excitation at λ_exci = 392 nm (⁷F₀ → ⁵L₆). Also under an UV source, these europium glasses have displayed a bright red emission from their surfaces. Tb³⁺ glasses have exhibited four emission bands of ⁵D₄ → ⁷F_6,5,4,3 at 491nm, 547nm, 588nm and 625nm respectively with an excitation at λ_exci = 376 nm (⁷F₆ → ⁵G₆). Intense green emission from the glass surfaces has been noticed upon exposure to the UV source. Prominently bluish-green emission has been noticed from the surfaces of the holmium glasses under an UV source and same emission transition (⁵F₄ → ⁵I₈) at 519 nm with an excitation at λ_exci = 389 nm (⁵I₈ − ⁵G₄) has also been obtained from their measured emission spectra. For all the prominent emissions of the rare earth glasses, decay curves have been measured to compute their lifetimes.