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。     

掺Er3+铋酸盐玻璃的荧光光谱分析

研究了Er~(3 )离子在铋酸盐玻璃中的荧光光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了铋酸盐玻璃中Er~(3 )离子的强度参数Ω_t(t=2,4,6)及~4I_(13/2)→I_(15/2)跃迁的谱线强度比值Sed/(Sed Smd),给出了铋酸盐玻璃中Er~(3 )离子具有宽带发射的结构性解释,表明了Er~(3 )离子周围晶体场强度与Sed/(Sed Smd)间存在的反比关系。     

红光激发下掺Ho3+氟化物薄膜的上转换发光

利用激光脉冲沉淀法制备了稀土Ho~(3 )掺杂的氟化物薄膜。观测到处于薄膜中的Ho~(3 )离子在632.8nm红光激发下的上转换发射。这些上转换发射包括:~5S_2→~5I_7,~5F_4→~5I_7和~5S_2→~5I_8。     

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。     

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。     

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。     

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。     

Er~(3+)离子浓度对ZnS:ErF_3薄膜交流电致发光特性的影响

本文研究了Er~(3+)离子浓度对ZnS:ErF_3薄膜交流电致发光(ACEL)特性的影响。I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))受Er~(3+)离子浓度的影响较大,随Er~(3+)离子浓度增高,I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))增强,甚至超过I(~2H_(11/2)→~4I_(15/2))。通过研究具有不同Er~(3+)离子浓度样品的电致发光衰减,绿红比随外加电压的变化关系以及不同能级的电致发光效率,我们发现,粒子从~4S_(3/2)和~2H_(11/2)能级向~4F_(9/2)能级弛豫是使I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))增强的主要原因。随Er~(3+)离子浓度增高,交叉弛豫速率也增高,因而使I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))随浓度的增高而增强。     

稀土Er掺杂ZnF2: PbF4的能量上转换

在氟化锌(ZnF2)或氟化锆(ZrF4),氟化铅(PbF4)等基质材料中加入不等量的Er3 及微量Yb3 离子,在特定的条件下制作成能量上转换材料。样品在980nm的红外光激发下发出较强的多波段的可见光,且肉眼可见。由实验样品分析了稀土Er3 上转换可见光各波段的谱线,给出了能级跃迁机制,并根据稀土Er3 摩尔浓度不同的样品其上转换发光强度的不同,分析了掺入稀土的浓度对能量上转换效率的影响。     

Ca3La(BO3)3：Tb3+的合成与发光性质

高温固相反应法合成了Ca₃La(BO₃)₃:Tb³⁺光致发光材料。利用扫描电镜和激光衍射分析仪测定了样品的晶粒形貌及粒径大小分布,利用荧光分光光度计研究了Ca₃La(BO₃)₃:Tb³⁺的光致发光特性。确定了在Ca₃La(BO₃)₃基质中Tb³⁺离子浓度对其发光强度的影响及其自身浓度猝灭机理;探讨了助熔剂Li₂CO₃、敏化剂Ce³⁺离子的加入对荧光粉发光强度的影响。     

ZBLAN玻璃中Nd~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)的上转换发光特性

采用高温固相法制备了Nd,Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料.Tm3+,Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%,0.3%,Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%～2%.在室温下,测试了样品在300～1 000nm间的吸收光谱.在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换光谱.实验发现,样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红,蓝和绿)的可见光.由上转换可见光各波段的发射谱线,给出了能级跃迁机制.蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Nd3+的2H7/2到基态4I9/2的跃迁,红光来源于Nd3+的2H11/2到基态4i9/2的跃迁.研究发现,在Nd3+,Tm3+,Yb3+:ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收,能最转移和交叉弛豫等上转换过程.其发光机理是Nd3+,TM3+和Yb3+离子之间的能量转移.根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同,分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响.当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强,大于1.5%后发光开始减弱.     

Ba3Tb(BO3)3:Ce3+:一种白光LED用绿色荧光粉

采用高温固相法合成了Ba3Tb(BO3)3和Ba3Tb(BO3)3:Ce3+两种绿色荧光粉,并研究了材料的发光性质.Ba3Tb(BO3)2材料呈多峰发射,发射峰位于439,493,547,589和629 nm,分别对应Tb3+的5D3→7F4和5D4→7F1=6,5,4,3跃迁发射,主峰为547 nm;监测547 nm发射峰,所得激发光谱由4f75d1宽带吸收(200-330 nm)和4f4f电子吸收(330-400 nm)组成,主峰为380 nm.以Ce3+激活Ba3Tb(BO3)3,所得Ba3Tb(BO3)3:Ce3+与Ba3Tb(BO3),材料的发射光谱分布相同,但发射强度明显增强,说明Ce3+对Tb3+产生了很好的敏化作用;监测547 nm最强发射峰,所得激发光谱为宽带,主峰位于360 nm.改变H3BO3量,Ba3Tb(BO3)3:Ce3+材料的发射强度随之变化,当H3BO3过量15 wt%时,发射强度最大.上述研究结果表明Ba3Tb(BO3)3:Ce3+是一种很好的适于UV-LED管芯激发的白光LED用绿色荧光粉.     

ErCl3、Er(NO3)3基体在石墨炉原子吸收光谱中的背景吸收研究

研究了石墨炉原子吸收光谱中ＥｒＣｌ３、Ｅｒ（ＮＯ３）３基体的背景吸收影响,皮长特性的研究说明,ＥｒＣｌ３与Ｅｒ（ＮＯ３）３的背景吸收都具有明显的波长特性。     

Er3+/Yb3+共掺Gd3Sc2Ga3O12晶体的上转换发光

研究了提拉法生长的Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12和Er3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体在室温下320-1700 nm范围的吸收光谱和500-750 nm范围内的上转换荧光谱,同时对其上转换荧光的可能发生机制、途径以及上转换过程可能对Er3+的2.8 μm波段激光振荡产生的影响进行了分析和讨论.结果表明:Yb3+的敏化显著地增强了晶体在966 nm附近的吸收能力,大幅度加宽了晶体在该处的吸收带宽.在940 nm激光的激发下,Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度明显强于Er3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度,表明Yb3+与Er3+之间存在高效率的能量传递,其主要上转换机制可能为Yb3+-Er3+,Er3+-Er3+能量传递.     

Na填充型方钴矿化合物CoSb3的高压合成及电输运特性研究

 利用高压合成方法,在压力为2 GPa、温度为900 K的条件下,以NaN₃作为添加剂,成功地合成出了Na填充型的方钴矿化合物CoSb₃。X射线衍射（XRD）研究结果表明,当Na填充量达80%时,合成的Na填充型方钴矿化合物CoSb₃仍为单相方钴矿结构,没有Na和NaN₃等杂质峰。在室温下对不同Na填充量的样品进行了电阻率（ρ）和Seebeck系数（α）的测试,研究了不同Na填充量对样品电阻率、Seebeck系数和功率因子（α²σ）的影响。研究结果表明：室温下,样品的电导率随Na填充量的增加而增大,Seebeck系数的绝对值随Na填充量的增加而减小。当Na填充量为0.4时,样品获得了最高的功率因子（8.72 μW·cm^-1·K^-2）,此值高于He等报道的利用热压法制备的CoSb₃的值。填充量对样品电输运特性的影响规律与Pei等研究的K填充型CoSb₃的研究结果相一致。上述研究结果表明,高压合成技术有利于提高填充型方钴矿化合物的填充量,并有效地提高样品的电输运特性。     

新型双β-二酮稀土配合物的荧光性质

稀土离子因其特有的结构,具有较好的荧光特性,能与许多有机配体形成有良好荧光性能的配合物。简要介绍了双β-二酮配体的合成,研究了Eu³⁺、Tb³⁺双β-二酮配合物体系的荧光性能,该体系具有良好的荧光特性。通过对其紫外光谱、荧光光谱测定和对比,分析了不同因素,包括溶剂、配体结构、pH值等因素对体系荧光强度的影响。实验结果表明:稀土(Eu³⁺,Tb³⁺)-β-二酮体系在乙醇溶液中其荧光强度比在水溶液中大得多;乳化剂OP能增强体系荧光强度;在pH约为6时荧光最强;不同结构的β-二酮配体与稀土离子所形成的配合物的荧光强度顺序为H₂L¹>H₂L²>H₂L³;Eu³⁺比Tb³⁺能更好地与这些β-二酮匹配,其中Eu³⁺与β-二酮配体H₂L¹形成的配合物荧光性能最好。     

稀土纳米发光材料研究进展

稀土纳米发光材料明显不同于体相发光材料的特性已经成为近年来的热点研究课题,为了更好地探索其特性,综述了稀土纳米发光材料的研究进展,特别是掺杂Eu³⁺和Tb³⁺离子的稀土纳米发光材料。首先,归纳总结了稀土纳米发光粒子不同于体相材料的光谱特性,如电荷迁移带的红移、发射峰谱线的宽化、猝灭浓度的升高、荧光寿命和量子效率的改变等等;其次,概述了一维稀土纳米发光材料的制备与光谱性质,介绍了二维稀土纳米发光薄膜的图案化和介孔模板组装;最后,对其未来的发展趋势进行了展望。     

Tm3+/Yb3+共掺杂玻璃和玻璃陶瓷中蓝色 上转换发光中的能量传递过程

利用高温固相法制备了Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂的氟氧化物玻璃和玻璃陶瓷材料,在980 nm的激光激发下,样品发射出明亮的蓝色上转换荧光。通过对玻璃和玻璃陶瓷样品的对比,发现Tm³⁺离子和Yb³⁺离子之间存在着Tm³⁺(³H₄)→Yb³⁺(²F_5/2)的反向能量传输通道,并且与晶场有较强的依赖关系。分析了在玻璃和玻璃陶瓷中蓝色上转换发光过程,随着敏化剂Yb³⁺浓度的增加,在玻璃中正向和反向能量传递的竞争作用使得Tm³⁺离子在Yb³⁺离子的最佳浓度时上转换发光最强;而在玻璃陶瓷中, Tm³⁺离子的上转换发光始终随着Yb³⁺离子的浓度增加而增强。     

CaTiO3:Pr3+长余辉玻璃的制备与发光性能

用二次熔融法制备了CaTiO3：Pr^3＋红色长余辉玻璃。测量了样品的发射光谱,其发射光谱峰值为611．7,614．5nm,对应于Pr^3＋的4f-4f（^1D2→^3H4）跃迁,与CaTiO3：Pr^3＋晶态长余辉发光粉的发射光谱峰值相一致。玻璃粉与发光粉的质量配比在95：5～80：20时,都可以形成玻璃态并得到红色长余辉发光。研究了气氛和熔融温度对发光性能的影响,在空气环境下,800℃即可得到性能良好的样品。