掺Gd~(3 ),Y~(3 )对PbWO_4低温热释光的影响

通过热释光方法研究了PbWO4 (PWO), PWO:Y3+, PWO:Gd3+多晶粉末及PWO,PWO:Y单晶的低温(<300K)热释光现象.多晶粉末中，掺杂Y3+或Gd3+都会大大降低甚至消除200K附近的热释光峰，同时产生新的热释光峰，分别位于125和150K（掺Y掺Gd）.这表明掺三价离子除了起到电荷补偿作用以减少Pb3+，O-浓度外，还可以产生新的陷阱能级.对于PWO:Y单晶，掺杂Y3+可以消除253K的热释光峰，即消除较深(～0.89eV)的陷阱,但PWO单晶中较浅的陷阱(～0.42eV)对应130K热释光峰仍然存在，对此进行讨论，它最可能源于氧空位缺陷.根据Pb3+，Gd3+，Y3+的电子库仑势不同，在PWO晶体中替代Pb2+后形成的电子陷阱深度有别（EPb>EGd>EY），从而解释了相应的热释光峰值温度的不同.     

Gd3+/Y3+共掺对Nd:CaF2晶体光谱性能的影响

通过坩埚下降法生长了系列共掺Nd,Gd:CaF₂和Nd,Y:CaF₂晶体, 研究了Gd³⁺/Y³⁺共掺对Nd³⁺光谱性能以及Nd:CaF₂晶体晶胞参数的影响规律. 对于0.5 at.%Nd, x at.%Gd(x=2,5,8,10):CaF₂系列晶体, 当调控Gd³⁺掺杂浓度为2 at.%时, 具有最大的荧光寿命499 μs; 当Gd³⁺掺杂浓度为5 at.%时, 具有最大的吸收截面1.47×10^-20 cm², 最大的发射截面1.9×10^-20 cm²; 当Gd³⁺掺杂浓度为8 at.%时, 具有最佳的发射带宽29.03 nm. 对于0.6 at.%Nd, xat.%Y(x=2, 5, 8, 10):CaF₂系列晶体, Y³⁺掺杂浓度为5 at.%时, 有最大的吸收截面2.41×10^-20 cm², 最大的发射截面3.17×10^-20 cm²; 当Y³⁺掺杂浓度为10 at.%时, 具有最长的荧光寿命359.4 μs,并且具有最大发射带宽26 nm.     

Y3+和Gd3+对LaBO3:Eu3+发光粉结构和发光性能的影响

采用溶胶凝胶-燃烧法合成了系列不同掺杂浓度Y³⁺和Gd³⁺的LaBO₃∶Eu³⁺发光粉，对其结构、形貌和发光性能进行了表征。XRD研究结果表明：发光粉的结构与基质掺杂离子的种类和掺杂浓度有关系。荧光光谱结果表明：适量比例Y³⁺和Gd³⁺离子掺杂将提高LaBO₃∶Eu³⁺发光粉的发光强度。Y³⁺和Gd³⁺离子最佳掺杂摩尔分数分别为1.5%和12.5%。⁵D₀→⁷F₂与⁵D₀→⁷F₁跃迁发射的相对强度比值说明：掺杂改变LaBO₃∶Eu³⁺中Eu³⁺局域环境的对称性。发光性能改变主要受晶体结构、掺杂离子电负性影响。Gd³⁺离子掺杂更有利于发光粉结构稳定性和发光性能的改善。     

Gd3+掺杂对NaYF4:Yb3+,Tm3+/Er3+ 纳米材料上转换荧光性能的影响

利用温和的溶剂热方法合成了具有上转换发光性能的Yb³⁺-Tm³⁺和Yb³⁺-Er³⁺共掺的纳米NaYGdF₄。在该体系中,通过调节Gd³⁺在基质中的掺杂量可以有效地控制产物的相变、尺寸以及上转换荧光性能。XRD和TEM分析结果表明,Gd³⁺的掺入在促进NaYF₄纳米颗粒由立方相到六方相转变的同时有助于减小其尺寸。上转换光谱研究表明,在Yb³⁺-Tm³⁺和Yb³⁺-Er³⁺共掺体系中,可通过优化Gd³⁺的掺杂量来有效提高产物的上转换荧光强度。同时,通过研究Tm³⁺和Er³⁺在不同可见光波段的发光强度与泵浦功率的关系探讨了上转换发光的机制。     

Tm3+掺杂SrAl2O4:Eu2+的光激励和热释光性能

通过高温固相法制备出Sr_{0.98-xAl2O4:0.02Eu²⁺,xTm³⁺(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)系列样品,并对其光激励和热释光性能进行了研究。在SrAl2O4:Eu²⁺原有陷阱能级结构的基础上,通过Tm³⁺的掺杂引入了更深的陷阱TB,并增加原有陷阱TA浓度,进而优化了材料的光存储容量及光激励特性。对比研究了系列样品的初始光激励发光强度和热释光强度随着Tm³⁺掺杂量的变化规律,证实陷阱TB为光激励发光提供了有效俘获中心。当Tm³⁺的掺杂摩尔分数x=0.03时,材料中的陷阱TB的浓度达到最高值,同时光激励发光强度最大。对比Tm³⁺共掺前后热释光图谱,通过Chen's半宽法计算出了引入陷阱TB的陷阱深度。实验结果证实材料中TB的浓度对其光激励发光性能起着决定性的作用。在980 nm激发下,由深陷阱TB释放出来的电子可以再次被浅陷阱TA俘获,这种浅陷阱TA的再俘获效应在光激励发光过程中表现为光激励余辉现象。}     

碱金属离子,Gd3+,Ce3+共掺杂的Lu3Al5O12陶瓷粉体的光学性能

用高温固相法制备了(Gd_xM_yLu_0.99-x-y)₃Al₅O₁₂:1%Ce³⁺(x=0,0.01,0.25,0.5,0.75,y=0,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,M=Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺)系列陶瓷粉体。X射线衍射仪对合成粉末微结构进行表征,FLS920光谱仪测量样品的激发光谱、发射光谱和荧光寿命,CIE色度系统分析合成材料的色坐标。X射线衍射仪结果显示,不同浓度碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺共掺杂Lu₃Al₅O₁₂样品仍为立方晶相,但随着碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺掺杂浓度的增加,合成样品衍射峰稍有向小角度偏移。在350 nm激发下,与Lu_2.97Al_5O₁₂:1%Ce³⁺样品相比,共掺杂Gd³⁺后的样品在511 nm附近发射强度降低且出现明显红移,随着Gd³⁺浓度增加,Ce³⁺能级寿命逐渐减小,范围为35~60 ns。与掺杂1%Ce³⁺,1%Gd³⁺样品比较,分别共掺杂2%的Li⁺、Na⁺、K⁺和1%的Cs⁺后样品发光强度提高了5.1倍,2.93倍,1.79倍,1.28倍,同时样品中Ce³⁺寿命继续减小。分别在λ=254.0 nm和λ=365.0 nm紫外灯照射下,随着Gd³⁺掺杂浓度的增加,观察到合成样品从深黄绿色变化为暗红色,色坐标显示样品发光由黄绿光区逐渐移动到红光区域,且共掺杂碱金属离子后,粉体的发光更亮。     

(Lu,Y)2SiO5∶Ce3+与SrSO4∶Dy3+材料低温热释光及其测试仪器的研究

为了分析材料在低温下的陷阱能级，获得更多有关缺陷结构的信息，研制了一套由STM32微控制器为核心的低温热释光发光谱测量系统。设计了低温样品室，采用液氮冷却样品；STM32通过控制加热电流，实现样品以恒定速率升温，从而获得低温热释光发光曲线或三维热释光谱。温度测量范围为85~400 K，升温速率范围为0.1~10 K/s。设计了由STM32控制X射线及紫外光源的驱动电路，用于样品的激发。采用高灵敏度CCD实现对三维热释光谱的测量，采用单光子计数器获取二维热释光发光曲线。利用该系统测试了（Lu，Y）₂SiO₅:Ce³⁺（LYSO:Ce³⁺）单晶闪烁体与SrSO₄:Dy³⁺粉末样品的热释光谱及辐射发光光谱。观察到LYSO:Ce³⁺在108，200，380 K左右的热释光峰，发光波长位于390~450 nm之间，是明显的宽带峰。在低温下由于基质的自陷激子（STE）发射所形成的发射峰在166 K时发生猝灭。在309 K时，Ce³⁺发射峰展宽为单一发射峰；SrSO₄:Dy³⁺发光峰温度为178，385 K，发光波长由Dy³⁺离子的能级跃迁决定，在480，575，660，750 nm处呈现窄带发光峰。结果表明，系统人机交互界面友好，实验数据可靠，智能化程度高，操作简单。     

在NaGdF4：Tm3+, Dy3+中Gd3+间的能量迁移及Gd3+-Dy3+能量传递量子效率

基于量子剪裁基本原理,通过光谱技术研究NaGdF₄:Tm³⁺,Dy³⁺在一个真空紫外光子激发下获得两个蓝色光子的可能性。在这种化合物中,量子剪裁通过下转换,即通过应用不同镧系离子间的能量传递进行。通过对Tm 4f¹²-4f¹¹5d激发,部分能量从Tm³⁺离子5d态直接传递给Gd³⁺,然后在Gd³⁺-Tm³⁺之间发生交叉弛豫,剩余能量从Gd³⁺传递给Dy³⁺,产生两个可见光子发射,一个来自Tm³⁺的¹G₄-³H₆跃迁,另一个来自Dy³⁺的⁴F_9/2-⁶H_15/2跃迁。主要研究获得以NaGdF₄:Tm³⁺,Dy³⁺为基础的新型具有更高效率,更高稳定性和更强真空紫外(VUV)吸收量子剪裁发光粉的可能性。各种光谱技术,如光致发光、激发和衰减等被用来表征不同Dy³⁺浓度掺杂NaGdF₄中Gd³⁺晶格间能量迁移引起的施主Gd³⁺和受主Dy³⁺之间的能量传递。结果表明Gd³⁺离子之间存在能量迁移,随之交换相互作用引起施主与受主(Gd³⁺-Dy³⁺)之间的能量传递。通过Bursh-tein等人关于激发态的弛豫理论,施主-受主能量传递参数k_DS可以从Gd³⁺的⁶P_7/2发射的衰减计算出。Gd³⁺-Dy³⁺能量传递量子效率也可以得到。NaGdF₄:Tm³⁺和NaGdF₄:Tm³⁺,Dy³⁺是由水热法制备的,NaGdF₄:Dy³⁺是由文献[4]方法制备的。发射光谱和激发光谱通过自制的VUV光谱仪和F-4500测量。衰减曲线由OPO激光器激发获得Gd³⁺-Dy³⁺之间能量传递量子效率在受主浓度大约在N_A=0.6%时达到最佳值,并且明显地观测到浓度猝灭效应。     

Pr3+、Tb3+共掺的NaGdF4和GdB3O6的VUV荧光性质

分别制备了单掺和双掺Pr³⁺和Tb³⁺的NaGdF₄和GdB₃O₆等材料,研究了其真空紫外荧光性质。发现在VUV光的激发下,Gd³⁺离子在Pr³⁺和Tb³⁺的能量传递过程中起着重要的作用。Gd³⁺离子不存在时,Pr³⁺和Tb³⁺之间没有明显的能量传递过程。当体系中加入Gd³⁺离子后,Pr³⁺将大部分能量传递给中间体Gd³⁺,Gd³⁺再将能量传递给Tb³⁺,实现了将Pr³⁺的近紫外光转化为Tb³⁺的绿色光的转换过程。     

掺杂离子对白色长余辉发光材料Y2O2S:Tb3+, Eu3+,M2+ (M=Mg,Ca, Sr,Ba),Zr4+性能的影响

采用高温固相法制备了白色长余辉发光材料Y₂O₂S:Tb³⁺, Eu³⁺,M²⁺(M=Mg, Ca, Sr, Ba), Zr⁴⁺, 利用X晶体衍射、发光光谱、余辉曲线和热释光曲线等对制备的材料进行表征。结果表明:掺杂离子没有改变样品晶体结构和发射峰的位置,但对其发光强度、余辉时间及陷阱深度有较大的影响。在263 nm紫外光的激发下,469 nm和626 nm的发射分别对应于Eu³⁺的⁵D₂→⁷F₀、⁵D₀→⁷F₂跃迁,544 nm的发射对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁,主要通过它们的混合产生白光。掺杂不同二价离子样品的余辉性能按Mg²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺的顺序递减,其中掺杂Mg²⁺的样品,色度坐标为(0.29,0.32),陷阱深度为1.17 eV,余辉时间长达320 s(≥1 mcd/m²),表现出最佳的发光性能。     

First-Principles Study on the Electronic Structures for Y^3＋：PbWO4 Crystals

The possible defect models of Y^3＋：PbWO4 crystals are discussed by defect chemistry and the most possible substituting positions of the impurity Y^3＋ ions are studied by using the general utility lattice program （GULP）. The calculated results indicate that in the lightly doped Y^3＋ ：PWO crystal, the main compensating mechanism is [2Ypb^＋ ＋ VPb^2-], and in the heavily doped Y^3＋ ：PWO crystal, it will bring interstitial oxygen ions to compensate the positive electricity caused by YPb^＋, forming defect clusters of [2Ypb^＋ ＋Oi^2-] in the crystal. The electronic structures of Y3＋ ：PWO with different defect models are calculated using the DV-Xα method. It can be concluded from the electronic structures that, for lightly doped cases, the energy gap of the crystal would be broadened and the 420nm absorption band will be restricted; for heavily doped cases, because of the existence of interstitial oxygen ions, it can bring a new absorption band and reduce the radiation hardness of the crystal.     

+3价离子掺杂钨酸铅晶体发光性能和微观缺陷的研究

通过透射光谱、x射线激发发射光谱（XSL）的测试，研究了Bridgman法生长的几种不同+3价离子掺杂钨酸铅晶体的发光性能，并利用正电子湮没寿命谱（PAT）和x光电子能谱（XPS）的实验手段，对不同钨酸铅晶体的微观缺陷进行研究.实验表明，不同的+3价离子掺杂，对钨酸铅晶体发光性能的改善不同，并使得晶体中正电子俘获中心和低价氧的浓度发生不同变化.其中掺镧晶体的正电子俘获中心和低价氧浓度均上升，而掺钇和掺铋晶体的正电子俘获中心和低价氧浓度均下降，掺锑晶体则出现了正电子俘获中心浓度上升、低价氧浓度下降的情况.提 关键词： 钨酸铅晶体 +3价离子掺杂 正电子湮没寿命谱 x光电子能谱     

Effects of Gd and Lu co-doping on the long afterglow properties of yellowish-orange phosphor Y2O2S:Ti, Mg

A new long afterglow phosphor Y₂O₂S:Ti⁴⁺, Mg²⁺ co-doped with Gd³⁺ and Lu³⁺ was synthesized by solid-state reaction in inert gas ambient. Its properties were systematically analyzed by X-ray diffraction (XRD), luminescence spectra, afterglow decay curves and thermoluminescence (TL) spectra. It was found that the long afterglow performance of Y₂O₂S:Ti⁴⁺, Mg²⁺ such as brightness and persistent time was largely improved when co-doped with Gd³⁺ and Lu³⁺. By analyzing the TL curve the activation energy E were calculated to be 0.64 eV for 388 K peak and 0.98 eV for 508 K peak, and the trap intensity related to 388 K peak is much stronger than that related to 508 K peak. The mechanism of the long afterglow was also discussed in this paper.     

Ce3+ 掺杂高密度氧化物玻璃的闪烁性能研究

用高温熔融法制备了以SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-Gd₂O₃为基质系统Ce³⁺掺杂的玻璃样品, 测试样品的密度、紫外——可见透射光谱、紫外激发光谱和主要的闪烁性能, 并且把一部分闪烁性能和PbWO晶体及BGO晶体做比较. 着重研究了不同Ce³⁺掺杂浓度与Gd³⁺ 离子的含量对玻璃样品闪烁性能的影响规律. 结果表明: 玻璃样品具有较大的密度; 样品的X射线激发发射光谱发射峰位置都在390 nm左右, 当Ce³⁺ 离子的掺杂浓度为1.0 mol%(摩尔分数)、Gd₂O₃含量为15 mol%时, 玻璃样品的发光峰强度达到BGO晶体发光强度的90%; 同样验证了Ce³⁺ 离子具有浓度猝灭效应; Gd³⁺可以敏化Ce³⁺离子发光, 但是Gd³⁺离子到达一定浓度时, 反而会产生猝灭效应, 降低了Ce³⁺ 离子的发光. Ce³⁺ 离子掺杂SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-Gd₂O₃系统的闪烁玻璃有望替代闪烁晶体广泛应用于高能物理中.     

Enhanced photoluminescence of Sm/Bi co-doped Gd2O3 phosphors by combustion synthesis

Gd₂O₃:Sm³⁺ and Gd₂O₃:Sm³⁺,Bi³⁺ powders were prepared by a combustion method. Their structures were determined using X-ray diffraction. UV-visible absorption and photoluminescence spectra were investigated for Gd₂O₃:Sm³⁺ and Gd₂O₃:Sm³⁺,Bi³⁺ at different annealing temperatures and different doping concentrations. The emission spectra of all samples presented the characteristic emission narrow lines arising from the ⁴G_5/2→⁶H_J transitions (J=5/2, 7/2, and 9/2) of Sm³⁺ ions upon excitation with UV irradiation. The emission intensity of Sm³⁺ ions was largely enhanced with introducing Bi³⁺ ions into Gd₂O₃:Sm³⁺ and the maximum occurred at a Bi³⁺ concentration of 0.5 mol%. The relevant mechanisms were discussed with the sensitization theory by Dexter and the aggregation behavior of Bi³⁺ ions.     

The effect of Gd3+ on the Eu3+ luminescence in RbGd3F10: Eu3+ compounds

Eu³⁺ luminescence is studied in the two polymorphic forms of RbGd₃F₁₀: Eu³⁺. In the phases where Gd³⁺ is partly replacedby Y³⁺ in order to obtain an independent variation of Eu³⁺ concentration, the quenching of Gd³⁺ luminescence by Eu³⁺ ions takes place very quickly with increasing Eu³⁺ concentration. So the transfer between Gd³⁺ and Eu³⁺ is very efficient. Besides, an important self quenching occurs as well between Gd³⁺ ions as between Eu³⁺ ions, showing strong interactions.     

Y2O3:Eu纳米晶中能量传递相互作用的研究

通过浓度猝灭曲线确定了引起Y₂O₃纳米晶中Eu³⁺发光浓度猝灭的是交换相互作用.测量了两种颗粒尺寸下Eu³⁺的⁵D₀—⁷F₂跃迁发光衰减曲线随掺杂浓度的变化,利用交换相互作用的理论衰减曲线对实验衰减曲线进行拟合.计算Eu³⁺离子的交换相互作用能量传递的效率,分析了Y₂O_{3关键词： 能量传递 2}O₃Eu纳米晶')" href="#">Y₂O₃Eu纳米晶 发光衰减     

激光吸收铒掺杂上转换材料的光谱特性实验分析

采用湿化学法制备了铒掺杂氧化钇上转换纳米粉体材料.研究了不同掺杂浓度、掺杂元素种类对材料显微结构、物相组成和光谱特性的影响.结果表明,通过控制掺杂元素的种类、掺杂浓度可以实现对光谱性能（包括光谱反射系数和上转换光谱）的调控.实验表明,该材料对106 μm激光具有较好的吸收性能. 关键词： 铒掺杂氧化钇纳米粉体 上转换材料 激光与红外复合隐身 光谱反射系数     

Yb3+/Er3+共掺锗碲酸盐玻璃上转换发光增强机理的研究

玻璃的最大声子能量决定稀土离子的上转换发光强度，但本研究发现：Yb³⁺/Er ³⁺共掺锗碲酸盐玻璃在980nm LD抽运下，上转换荧光强度随着Bi₂O ₃对PbO的取代和碱 金属离子半径的增大而明显增强.而Raman光谱显示基质玻璃的最大声子能量并不随Bi ₂O₃对PbO的取代和碱金属离子半径的增大而变化，但玻璃的最大声子密 度随着Bi₂O₃对PbO 取代和碱金属离子半径的增大而降低.从玻璃无辐射跃迁概率的角度，通过分析表明，最大 声子密度的降低是玻璃上转换发光强度增强的主要原因.     

Er3+及Er3+/Yb3+掺杂ZrO2-Al2O3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547 nm、560 nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺/Yb³⁺的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺的绿光为双光子过程,而ZrO₂-Al₂O₃∶Er³⁺、Yb³⁺的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er³⁺的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%（Er³⁺/Zr⁴⁺）.