钒酸钇的基质施主合作能量传递导致的镱离子的近红外量子剪裁发光

稀土材料的红外和可见量子剪裁对于寻找更好能量效率的发光材料来说都是一个激动人心的发展。发光效率的最大上限值能从100%提高到200%甚至更高。在第一代晶硅太阳能电池与第二代薄膜太阳能电池之后第三代的聚光太阳能电池已成为目前的重点发展方向。现在,利用稀土材料的近红外量子剪裁发光效应有可能较好的解决太阳光谱与太阳能电池光电响应之间存在的光谱失配的问题,因此有可能较大幅度的提高太阳能电池的发电效率,因而具有重要的意义与价值。研究了钒酸钇晶体基质中Yb3+离子的近红外量子剪裁发光现象,测量了从可见到红外的钒酸钇晶体的发光谱、激发谱与荧光寿命,测量发现钒酸钇晶体基质能带在约322.0nm光激发时能导致有效的从钒酸钇晶体基质到Yb3+离子的二级合作能量传递,进而导致了很强的Yb3+离子的985.5nm2 F5/2→2 F7/2的近红外量子剪裁发光,同时,钒酸钇晶体基质的位于430.0nm的发光强度大幅降低。测量发现:(A)Yb(1.5)∶YVO4晶体的430.0nm的荧光寿命值为τA=3.785μs;(B)YVO4晶体的430.0nm的荧光寿命值为τB=22.72μs;研究计算发现总的理论量子剪裁效率上限值为η1.5%Yb=183.3%。     

Er3+:YVO4中Er3+的光谱参数计算

根据掺杂Er3+(0.5%)的YVO4样品的吸收光谱,用Jubb-Ofelt理论拟合出唯象强度参最Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量.并根据这些光学参量,分析了Er3+:YVO4晶体的应用价值.其中,特别是4I13/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等几个强发光能级具有较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18cm),分别分析了它们的应用前景,因此非常值得关注.并且,本文结果和Capobianco等所报道的Er3+(2.5 mol%):YVO4晶体强度参量结果很相近.而且,通过比较掺Er3+钒酸钇晶体和掺Er3+其他晶体的光学性能,可以看出钒酸钇晶体作为激光晶体的优点.最后,还根据Er3+在晶体中的对称性,利用群论讨论了Er3+在YVO4晶场中各能级的劈裂情况.     

Ho(0.5)Yb(5)氟氧化物玻璃的直接上转换增敏发光

本文研究了HoYb共掺氟氧化物玻璃的直接上转换增敏发光现象。发现了位于 (5 4 4 5nm ,1836 5cm- 1 )和 (6 5 8 5nm ,15 186cm- 1 )的两条很强的上转换发光 ,它们是 5S2 → 5I8和5F5→ 5I8的荧光跃迁。还有其他的一些上转换发光5F3→ 5I8,5S2 → 5I7和5I4 → 5I8的跃迁。还发现存在一种特征的饱和现象 ,即所有上转换发光随激光功率变化的F P双对数关系曲线都是一条相当好的直线 ,其斜率会随着光斑的增大而增大 ,由分析得知这是由能量扩能散造成的。     

Yb3+敏化的Er3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的上转换发光研究

用高温熔融法制备了系列Er3+/Yb3+共掺,Ho3+/Yb3+共掺,和Er3+/Yb3+/Ho3+三掺碲酸盐玻璃,在975 nm激光抽运下三种掺杂玻璃中都出现了较强的绿光和红光上转换.研究了Yb3+离子对Er3+和Ho3+离子上转换发光强度的影响以及Yb3+→Er3+,Yb3+→Ho3+能量传递效率.分析了碲酸盐玻璃中Yb3+直接敏化Er3+,Ho3+上转换发光机理.当Er3+和Ho3+浓度较低时,Er3+/Yb3+/Ho3+三掺玻璃的上转换强度随着Yb3+离子浓度的增加而增强,出现的548 nm绿光和660 nm红光主要是由于Er3+:4S3/2→4I15/2,Ho3+:5F4(5S2)→5I8和Er3+:4F9/2→4I15/2,Ho3+:5F5→5I8跃迁共同作用的结果.Er3+/Yb3+/Ho3+三掺碲酸盐玻璃的上转换机理受Er3+/Yb3+之间,Ho3+/Yb3+之间,Er3+/Ho3+之间三者共同相互作用影响,Er3+/Ho3+离子间存在的交叉弛豫过程可增加Ho3+离子在可见光范围的上转换强度.     

Er~(3+)∶YVO_4中Er~(3+)的光谱参数计算

根据掺杂Er3+(0.5%)的YVO4样品的吸收光谱,用Jubb—Ofelt理论拟合出唯象强度参量Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量。并根据这些光学参量,分析了Er3+∶YVO4晶体的应用价值。其中,特别是4I13/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等几个强发光能级具有较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18cm),分别分析了它们的应用前景,因此非常值得关注。并且,本文结果和Capobianco等所报道的Er3+(2.5 mol%)∶YVO4晶体强度参量结果很相近。而且,通过比较掺Er3+钒酸钇晶体和掺Er3+其他晶体的光学性能,可以看出钒酸钇晶体作为激光晶体的优点。最后,还根据Er3+在晶体中的对称性,利用群论讨论了Er3+在YVO4晶场中各能级的劈裂情况。     

Ho3+:LiYF4晶体的中红外发光特性

用坩埚下降法制备了Ho3+离子掺杂的LiYF4单晶。测定了Ho3+:LiYF4晶体的偏振吸收光谱。应用Judd-Ofelt理论分别计算了Ho3+:LiYF4晶体中Ho3+离子的有效强度参数Ω2,4,6、能级跃迁振子强度fexp和fcal、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β、辐射寿命τrad等光谱参数。测定了样品在640 nm光激发下的红外发射光谱,观测到由Ho3+离子的5I6→5I7跃迁所致的2.8～3μm中红外发光,以及在1.2μm(5I6→5I8)和2.0μm(5I7→5I8)处较强的荧光。Ho3+:LiYF4单晶样品的吸收峰线宽较宽,计算得到1.2μm和2.0μm的峰值发射截面分别达到0.20×10-20cm2和0.51×10-20cm2,同时测定了1 191 nm(5I6→5I8)和2 059 nm(5I7→5I8)发射的荧光寿命。研究结果表明:Ho3+:LiYF4晶体在2.0～3μm波段的中红外激光器中有较大的应用前景。     

980nm激发下Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂ZrO_2-ZnO粉末的上转换发光特性

通过固相反应法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂ZrO2-ZnO粉末样品,重点报道了Ho3+/Yb3+共掺杂ZrO2-ZnO粉末样品在980nm激发下的上转换发光现象。在常温下测试得到的发射光谱显示3个发射峰,中心波长依次为540,671和762nm,分别对应Ho3+的5S2/5F4→5I8,5F5→5I8,5S2/5F4→5I7或5I4→5I8跃迁过程。稀土离子的掺杂浓度明显影响样品的上转换发光特性,当Ho3+浓度确定的情况下,随着Yb3+含量增大,红光强度和绿光强度先减小后增大,近红外光却先增大后减小,而绿光强度与红光强度的比值一直减小。当Yb2O3含量为4.7mol%时,随着Ho3+含量增大,各波段荧光强度均减小,而绿光强度与红光强度的比值基本不变。双对数曲线显示3个波长的上转换发光的发射过程均为双光子过程,对样品的上转换发光机制做了详细的说明。XRD显示样品的均匀性良好。     

CdWO4∶Yb3+,Ho3+纳米晶的制备及发光性能研究

采用水热法制备CdWO4∶Yb3+,Ho3+纳米晶,运用X射线衍射、扫描电镜和光谱分析对制备样品的结构和发光性能进行了表征。结果表明:CdWO4∶Yb3+,Ho3+为单斜晶系,平均晶粒尺寸约为29.782 7 nm。用980 nm激光激发样品获得了发射光谱,位于552 nm和659 nm的发射峰分别对应于Ho3+离子的5F45S2→5I8和5F5→5I8的跃迁。根据泵浦功率和发光强度之间的双对数关系可知,552 nm和659 nm的发射均属于双光子过程。稀土离子的浓度对样品的发光强度的影响较大,结果表明:当Yb3+∶Ho3+离子的量比为5∶1且Ho3+摩尔分数为1.5%时,CdWO4∶Yb3+,Ho3+纳米晶的上转换发光强度最大。     

单、双掺钒酸钇晶体的Raman光谱与能量转移研究

文章采用双光栅单色仪(HRD-1),氩离子激光器的488.0 nm波长激发,分别测得室温下,激发光平行、垂直晶体c轴入射时,Tm3 ,Ho3 单掺和双掺钒酸钇晶体的拉曼光谱,对检测结果进行分析并探讨了对能量转移的影响.观测到对Ho3 :YVO4,激发光垂直c轴时的散射光强明显强于激发光平行c轴时的散射光强;由于488.0 nm波长靠近Ho3 的一个吸收峰,吸收和散射相互竞争,使475 cm-1被削弱,且外模振动展宽;测得样品最大声子能量集中在880cm-1附近.主要是(VO4)3-的A1g呼吸模引起的,表明与YAG基质一样,也是一种具有高声子能量的晶体.用808 nm激发,锁相放大器,PbS探头接收,测得双掺Tm3 :Ho3 :YVO4的2.09 μm荧光强度是单掺Tm3 ∶YVO4 1.85 μm的4/5,意味着Tm3 对Ho3 的敏化效率高达80%,因为Tm3 :YVO4的荧光谱与Ho3 吸收谱重合甚少,由辐射跃迁导致的能量转移可能性不大,因此Tm3 离子之间的交叉弛豫以及Tm3 的3F4与Ho3 的5I7之间近共振的能量转移主要是依靠声子辅助的无辐射跃迁.     

掺Tm钒酸钇的光学性能

钒酸钇(YVO4)晶体有高的激光损伤阈值和高的激光输出斜率效率,也有很好的机械性能和化学稳定性.从测量TmYVO4晶体的吸收谱入手,考虑该晶体的各向异性效应,拟合出Tm3+的光学强度参量,进一步得到了振子强度f,辐射跃迁速率A和积分发射截面Σ等光学参量.在350-2500nm范围内,YVO4晶体基质的吸收很小,而Tm3+在YVO4晶体中发光能力很强;特有的是蓝光1D2→3F4(约为454nm)跃迁有极大的振子强度(38×10-6)和积分发射截面(33×10-18cm),有利于实现短波长的激光输出.     

ErP5O14非晶玻璃的红外量子剪裁

研究了Er_1.0P₅O₁₄铒非晶玻璃的红外量子剪裁现象. 从吸收谱和激发光谱的计算比较中肯定了Er_1.0P₅O₁₄非晶 玻璃的1537.0 nm红外荧光为多光子量子剪裁荧光. 从Er_1.0P₅O₁₄非晶玻璃的可见和红外荧光发射光谱中发现激发²H_11/2, ⁴G_11/2和⁴G_9/2能级所导致的⁴I_13/2→⁴I_15/2量子剪裁红外荧光很强;基于自发辐射速率、无辐射弛豫速率和能量传递速率等参数的计算,对其量子剪裁机理进行了分析.发现起源于基态的强下转换能量传递{²H_11/2→⁴I_9/2,⁴I_15/2→⁴I_13/2},{⁴G_11/2→⁴I_13/2, ⁴I_15/2→²H_11/2},{⁴G_9/2→⁴F_7/2,⁴I_15/2→⁴I_13/2}和{⁴G_9/2→⁴I_13/2, ⁴I_15/2→²H_11/2}是导致Er_1.0P₅O₁₄非晶玻璃具有强的三光子和四光子量子剪裁红外荧光的原因.研究结果对改善太阳能电池效率有一定意义.     

Phase formation and magnetic properties of Nd2Fe14B-type Nd16Co76B8−xCx alloys and their hydrides

An attempt is made to synthesize Nd₂Co₁₄C compound by mechanical alloying Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_x (0x8) alloys and subsequent annealing. Phase formation and magnetic properties of Nd₂Fe₁₄B-type Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_x alloys and their hydrides are investigated. The Nd₂Co₁₄(B,C) phase with Nd₂Fe₁₄B-type structure is formed for Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_x (0x7) alloys, while NdCo₇C_δ phase with TbCu₇-type structure is observed in Nd₁₆Co₇₆C₈ alloy. The lattice parameter c of the Nd₂Co₁₄(B,C) phase decreases with increasing the carbon content. A limit volume of the unit cell to form the Nd₂Fe₁₄B-type structure is estimated to be 0.870 nm³. The spin-reorientation temperature T_SR increases with increasing the carbon content, due to an enhancement of magnetocrystalline anisotropy caused by carbon substitution for boron. After hydrogenation, the lattice expansion is observed for Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_x (0x7) alloys. The spin-reorientation temperature of Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_xH_y (0x7) is much lower than that of the host alloys. Some structural and magnetic properties of hypothetic Nd₂Co₁₄C and Nd₂Co₁₄CH_y compounds are estimated by extrapolation.     

核磁共振碳谱研究:烷烃化学位移和(CSS)与分子路径指数矢量(VPM)

系统研究了核磁共振碳谱和化学位移规律及其定量构谱关系(QSSR).本文研究了一组十元素分子路径指数矢量VPM,并发现它与烷烃化学位移和CCS有良好线性相关性.采用多元线性回归进行准确估计与预测,结果优良.     

Anomalous Isotopic Frequency Ratio of the Stretching (N+H) Vibrations in Ion Pairs

Abstract

Earlier, when investigating H-complexes of the RO-H…BR₁ type in solutions ^1–3 and crystalline state ⁴, the isotopic shift for frequencies of the stretching vibrations (OH) at substitution of H for D was shown to systematically decrease with increased strength of the H-bond. In strong H-complexes, the (OH) and (OD) bands in the i.r. spectra have a complex structure: depending on the strength of the H-complex in a wide range of frequencies (3000–1000 cm^?1), several submaxima caused by a Fermi-resonance interaction of the fundamental tone of (OH) with combinations and overtones in the bending vibrations of R-O-H were observed ^1–5. Hence, the frequencies and intensities of the (OH) and (OD) bands in strong H-complexes should be considered as corresponding to the gravity centre (°) and overall intensity (A°) of all the