掺Bi的GeO2-Al2O3-Na2O玻璃的热学和光学性质

 用高温熔融法制备了96GeO-(3-χ)Al₂O₃-χNa₂O-1NaBiO₃ （将χ分别为0，0.5，1.5的玻璃命名为A1，A2，A3）和 96GeO-(3.5-ψ)Al₂O₃-ψχNa₂O-0.5Bi₂O₃（将ψ分别为0，0.5，2的玻璃命名为B1，B2，B3）玻璃。观察到样品在1 220 nm处（800 nm 激光二极管激发）的超宽带发光特性（半高宽约250 nm）。结果表明，以NaBiO₃形式引入Bi⁵⁺到玻璃原料中比以Bi₂O₃形式引入Bi³⁺到原料中得到的玻璃在1 220 nm处的发光强度大4.6倍，且荧光寿命和荧光半高宽也分别从280 μs和195 nm增加到了434 μs和275 nm。从A3，A2和A1的吸收边带的红移可初步推断出A3，A2及A1玻璃中Bi5+的含量逐步增加。总结吸收光谱与发射光谱的变化规律，认为Bi离子近红外高发射强度和宽荧光半高宽是由Bi⁵⁺的发光引起的。在两组玻璃中，热稳定性以及荧光发射截面积与荧光寿命的乘积值和荧光发射截面积与荧光半高宽的乘积值随着Na₂O含量的增加而增加。     

掺铋离子BaO-B2O3玻璃的制备及其近红外发光性能的研究

采用高温熔融法制备了掺Bi离子的BaO-B₂O₃玻璃, 测定了样品玻璃的近红外以及可见光区的激发、 发射谱、 荧光衰减曲线以及Raman光谱. 在808 nm波长光的激发下, 在掺Bi离子的BaO-B₂O₃玻璃中发现了近红外发光现象, 且存在多个发光峰, 讨论了玻璃网络结构对Bi离子发光的影响, 对其发光机理进行了初步的探讨.     

双包层掺Bi光纤的制备及其光谱特性研究

用改进的化学气相沉积方法和溶液掺杂方法制备了掺Bi双包层石英基光纤. 测试了掺Bi光纤预制棒切片的吸收光谱和掺Bi光纤在特定波长下的吸收系数,在不同波长的激光激发下, 研究了掺Bi光纤的近红外荧光光谱. 掺Bi光纤在976 nm激光激发下,其荧光光谱范围在1000---1400 nm之间, 荧光峰的峰值位于1140 nm附近,半高宽约为130 nm;在793和808 nm激光激发下得到了 1000---1700 nm的超宽带近红外荧光,半高宽超过250 nm.通过对掺Bi光纤预制棒切片进行900 ℃ 保温1 h的热处理后,发现在808 nm激光 激发下预制棒切片的荧光强度增加了近4倍.研究结果表明,具有超宽带荧光特性的双包层掺Bi光纤 有望作为超短脉冲激光器和可调谐激光器的增益介质.     

掺铋BaF2晶体的制备及其近红外发光研究

通过温度梯度法制备了Bi₂O₃:BaF₂以及BiF₃:BaF₂晶体.在Bi₂O₃:BaF₂晶体中观察到了发光峰位于961 nm,半高宽202 nm的超宽带红外发光.在BiF₃:BaF₂晶体中检测到Bi²⁺和Bi³⁺可见区的发光,但是没有观察到红外发光.通过γ射线辐照实现了BiF₃:BaF₂晶体的近红外发光, 发光峰位于1135 nm,半高宽192 nm.讨论了Bi₂O₃和BiF₃掺杂BaF₂晶体的红外发光的机理.     

结构自还原效应对铋掺碱土金属硅磷铝硼玻璃超宽带近红外发光的影响

本文报道了结构自还原对铋掺杂碱土金属硅磷铝硼玻璃超宽带近红外发光性质的影响. 以Eu作为对比, 在空气气氛中采用高温熔融法分别制备了Eu₂O₃和Bi₂O₃掺杂的35SiO₂-25AlPO₄-12.5Al₂O₃-12.5B₂O₃-15RO(R=Ca,Sr,Ba) 玻璃. 结果证实该玻璃中可发生Eu³⁺→Eu²⁺的高温自还原现象, 且随着碱土金属离子半径增大Eu²⁺ 的自还原性减弱; 同样条件下Bi位于1300 nm波段的近红外发光却随之增强, 而位于1100 nm波段近红外发光和源于Bi²⁺的红光则减弱. 根据结构自还原机理及碱土离子半径变化对玻璃近红外超宽带发光性质的影响, 讨论了Bi离子的近红外发光中心的归属. 上述研究表明玻璃结构自还原特性可以为Bi近红外发光机理研究以及高效Bi掺杂超宽带近红外发光玻璃的设计提供一种有效的思路和方法. 关键词： 玻璃 铋掺杂 近红外发光 自还原效应     

Er3+单掺及Er3+/Yb3+共掺SiO2-Al2O3-La2O3玻璃光谱性质研究

研究了单掺Er³⁺及Er³⁺/Yb³⁺共掺SiO₂-Al₂O₃-La₂O₃玻璃的光谱性质随稀土离子浓度变化规律,应用McCumber理论计算了玻璃在1.53 μm的发射截面及积分吸收截面.结果表明:在Er³⁺离子掺杂浓度相同时,玻璃在980 nm吸收截面与Yb³⁺掺杂浓度成反比;当样品中Yb³⁺离子掺杂浓度为3.94×10²⁰ cm^-3时,玻璃在1.53 μm的吸收截面和发射截面最大,在1.40～1.60 μm积分吸收截面也最大;Er³⁺/Yb³⁺共掺SiO₂-Al₂O₃-La₂O₃玻璃在1.53 μm的荧光半高宽随Er³⁺掺杂浓度升高而增加,当Er³⁺离子掺杂浓度为2.41×10²⁰ cm^-3时,玻璃的荧光半高宽(FWHM)达到52.5 nm.     

GeO2-Bi2O3-MOx(MOx=WO3, BaO)玻璃近红外超宽带发光的研究

用高温熔融法制备了(99.5-χ) GeO₂-χBaO-0.5Bi₂O₃(χ=3, 6, 9mol%)与(99.5-φ)GeO₂-φWO₃-0.5Bi₂O₃(φ=3，6，9mol%)玻璃，测定了样品的发射光谱(800nmLD激发)、吸收光谱、荧光衰减和差热曲线.实验结果表明，在GeO₂-WO₃-Bi₂O₃系统玻璃中，随着WO₃含量的增加，在1260nm处的发光强度增强，荧光半高宽(FWHM)增宽，荧光寿命增长，而且玻璃的吸收边带发生明显的红移；在GeO₂-BaO-Bi₂O₃系统玻璃中，随着BaO含量的增加，玻璃在1290nm处发光强度增强，FWHM增宽，荧光寿命增长，吸收边带也有明显的红移.从吸收边带发生红移的情况，结合发射光谱和荧光衰减曲线特性，我们推断玻璃样品在近红外的宽带发光可能由Bi⁵⁺离子所引起.从荧光特性估算了玻璃的σ_p×τ和σ_p×Δλ值，这些玻璃均具有较小的σ_p×τ和较大的σ_p×Δλ特性，说明GeO₂-Bi₂O₃-MO_x(MO_x=WO₃, BaO) 系统玻璃是研制成近红外(O到S波段)超宽带光纤放大器的良好材料.     

Er3+掺杂新型GeS2-In2S3-CsI玻璃上转换光谱性质研究

用熔融淬冷法制备了掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,测试了样品的热学稳定性、喇曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱,分析了Er³⁺离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β以及辐射寿命τrad等光谱参量.在980 nm LD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(526 nm、549 nm),分别对应于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,其中549 nm处绿光较强.549 nm处上转换荧光寿命为0.34 ms,量子效率为69%.同时研究了绿光(526 nm、549 nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.71和2.03,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明：掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI硫卤玻璃是一种上转换绿光激光器的潜在基质材料.     

掺Bi离子锗铌酸盐红外发光玻璃的研究

用高温熔融法制备了Bi₂O₃掺杂的(0.9-x) GeO₂-xNb₂O₅-0.1BaO (含量x为摩尔分数, x=0, 0.04, 0.07, 0.1)系列玻璃. 测定了玻璃样品的差热分析(DTA)曲线、吸收光谱、发射光谱及X射线光电子能谱(XPS). 从DTA曲线分析得到玻璃的结晶起始温度与软化温度之差(T_x-T_g)达200℃以上. 吸收光谱中可观察到位于500, 700, 808和1000 nm处的吸收峰, 并随着Nb₂O₅含量x的增加吸收边带发生红移. 在波长为808 nm激光激发下, 观察到发光中心位于1300 nm处、荧光光谱半高宽约为200 nm的宽带发光. 荧光强度随Bi₂O₃掺杂量δ的增加先增强后减弱, 当掺杂量δ达到约0.01时, 荧光强度达到最强. 随着Nb₂O₅含量x从0.04增加到0.1时, 荧光强度逐步减弱. 样品的XPS峰分别位于159.6和164.7 eV, 它们介于Bi³⁺与Bi⁵⁺的特征结合能之间, 因此Bi³⁺与Bi⁵⁺可能同时存在于玻璃基质中. 从XPS及Bi离子的发光特性推断, 宽带的荧光发射可能起因于Bi⁵⁺. 随着Nb₂O₅含量x的增加, 荧光强度逐步减弱. 分析认为, Nb₂O₅取代GeO₂后形成了NbGe缺陷, 需要低价Bi离子进行电子补偿, 因而抑制了Bi⁵⁺形成, 致使荧光强度减弱.     

Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO₂-ZnO-Na₂O的Tm³⁺离子单掺和Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ω_t(t=2, 4, 6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τ_rad等光谱参量,测量得到了不同Yb³⁺离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm³⁺离子上转换发光谱.结果显示,在980 nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm³⁺离子上转换发光分析表明,强烈的Tm³⁺离子近红外上转换发光主要来自于Yb³⁺/Yb³⁺离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb³⁺/Tm³⁺离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm³⁺:³F₄→³H₆能级间跃迁的1.8 μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb³⁺/Tm³⁺共掺TeO₂-ZnO-Na₂O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

碲化物发光玻璃中银纳米颗粒表面等离激元增强铒离子发光的研究

有趣的贵金属表面等离激元的光学性质,尤其是在发光增强领域的表现,使得它已经成为全球的一个研究热点。表面等离激元就是光与贵金属中的自由电子相互作用时,自由电子和光波电磁场由于共振频率相同而形成的一种集体振荡态。该文研究了碲化物玻璃中银纳米颗粒的表面等离激元共振增强铒离子的发光。我们测量了吸收谱、激发谱、发光谱以及荧光寿命。首先,我们挑选365.5和379.0 nm吸收峰作为激发波长测量了385～780 nm波长范围的可见发光光谱,发现有4个发光峰,依次位于408.0,525.0,546.0和658.5 nm,容易指认出它们依次为铒离子的2H_9/2→4I_15/2,2H_11/2→4I_15/2,4S_3/2→4I_15/2和4F_9/2→4I_15/2的荧光跃迁;可以计算出[80 nm平均粒径纳米银的Er3+(0.5%)Ag(0.2%): 碲化物玻璃的样品A]的上述4个可见发光的峰值强度是[Er3+(0.5%): 碲化物玻璃的样品C]的大约1.44～2.52倍。同时,[50 nm平均粒径纳米银的Er3+(0.5%)Ag(0.2%): 碲化物玻璃的样品B]的上述4个可见发光的峰值强度是样品C的大约1.08～1.55倍。随后,我们挑选365.5和379.0 nm 吸收峰作为激发波长测量了928～1 680 nm波长范围的近红外发光光谱,发现近红外波段有两个发光峰,位于979.0和1 530.0 nm,容易指认出它们依次为铒离子的4I_11/2→4I_15/2和4I_13/2→4I_15/2的荧光跃迁;同样可以计算出样品A的上述2个近红外发光的峰值强度是样品C的大约1.43～2.14倍。同时,样品B的上述2个近红外发光的峰值强度是样品C的大约1.28～1.82倍。因此,发光的最大增强大约是2.52倍。从荧光寿命动力学实验,我们发现样品A的荧光寿命为τ_A(550)=43.5 μs,样品B的荧光寿命为τ_B(550)=43.2 μs,样品C的荧光寿命为τ_C(550)=48.6 μs。这些实验结果证实了τ_A≈τ_B ＜τ_C。它意味着样品(B)相对于样品(C)的发光增强是源于自发辐射增强效应。然而,它也意味着样品(A)相对于样品(B)的发光增强是源于纳米银颗粒的粒径尺寸r效应。也就是说当粒径尺寸r增大的时候,散射截面C_s和r6成正比,而吸收截面C_a和r3成正比,因此散射截面C_s增大的速度会远大于吸收截面C_a增大的速度,而散射截面C_s是荧光增强的原因,吸收截面C_a是荧光减弱的原因,所以随着银纳米颗粒尺寸的增大,其散射截面占主要部分,当发光材料和金属表面等离子体SP发生耦合时,能量快速的转移到金属表面等离子体SP上,而后被散射到远场,这有利于增强荧光。其综合的结果就导致了发光强度会随r的增大而增强。上述实验的结果对太阳能电池的光伏发电和生物物理应用等领域都有着很好的应用前景。     

闪烁晶体的发光研究进展

概述了近年来闪烁体发光研究的进展,主要介绍用于未来高能物理实验的新型闪烁体发光机理研究,选取我们在研BaF₂,BaF₂:RE,CeF₃以及PbWO₄中的一些新进展。重点谈及三点:(1)在BaF₂的“价带^→芯带”跃迁发光研究基础上进行稀土(Gd³⁺-Eu³⁺)掺杂时观察到的量子剪裁以及对多光子发光的新思考;(2)CeF₃晶体发光的级联能量传递中,Ce³⁺(290nm发射带)与缺陷发光中心(340nm发射带)间能量传递及其传递效率的温度依赖;(3)PbWO₄晶体的发光中心研究中,提出以“WO₄^-2+O_i”绿光中心替代“WO³+F”中心观点的依据。同时也简介了医用闪烁体的最新进展。     

近紫外荧光粉SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)的光致发光特性

采用高温固相反应法制备了xCe~(3+)(x=0.01%,0.05%,0.10%和0.30%)激活的Sr_(1-x)Al_2Si_2O_8近紫外荧光粉,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构,通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。结果显示,在中波紫外光激发下,发射峰位于长波紫外区,归属于Ce~(3+)的5d→2 F5/2和5d→2 F7/2跃迁。激发波长308nm时,观察到近紫外SrAl_2Si_2O_8荧光粉的发光强度随Ce~(3+)掺杂量增加而先增大后减小,同时发射峰位置红移。280和325nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)具有两种性质不同的发光中心,该结论由监测320和390nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。离子半径的匹配性支持Ce~(3+)优先取代Sr~(2+),同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce~(3+)生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心,高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce~(3+)有效配位数减小,形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。紫外280nm激发下峰位348nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献,紫外325nm激发下发射峰位于378nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。紫外光激发下Ce~(3+)发射出较强的近紫外光,表明SrAl_2Si_2O_8∶Ce~(3+)是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。     

Ba2+离子掺杂CsPbBr3蓝光量子点合成及其光学性能

近年来,全无机卤素钙钛矿CsPbX3(X=Cl,Br,I)因其荧光带宽窄、带隙可调、合成工艺简单以及荧光量子产率(Photoluminescence quantum yield,PLQY)高等优点而被应用于光电器件领域.但相比于PLQY接近于100％的红光与绿光CsPbX3量子点,PLQY低于10％的蓝光量子点光学性能...     

Ca3Y2Si3O12：Tm3+,Yb3+上转换发光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相法成功制备了Ca₃Y₂Si₃O₁₂：Tm³⁺,Yb³⁺上转换蓝色发光材料。在980 nm 红外激光器激发下,发光粉呈现强烈的蓝光（475 nm）和近红外光（810 nm）以及较弱的红光（650 nm）发射,分别归因于Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆、³H₄→³H₆和¹G₄→³F₄能级跃迁。随着Yb³⁺离子浓度的增加,发光粉上转换发射强度和发光亮度均呈现先增强后减弱的变化趋势。在最佳掺杂浓度下（Yb³⁺摩尔分数为15%）,蓝、红光强度分支比为12：1,色坐标为（0.129 2,0.152 3）。在3.9 W/cm²激发功率密度下,发光亮度可达6.8 cd/m²。上述结果证实,所制备发光粉呈现优异的蓝光上转换发射特性并具有潜在的应用价值。发光强度和激发光功率关系表明,所得上转换发射为三光子和双光子吸收过程。借助Tm-Yb体系能级结构详细讨论了上转换发射的跃迁机制。     

Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响

采用高温熔融法制备了Dy3+或Tb3+单掺和Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃。通过对傅里叶变换红外光谱、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的分析,研究Dy3+与Tb3+之间的能量传递关系以及Dy3+对Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃发光性能的影响。实验结果表明：Dy3+/Tb3+共掺硅酸盐氟氧闪烁玻璃具有较高的密度和良好的可见区透过率,玻璃的网络结构是由[SiO₄]四面体和[AlO₄]四面体连接构成。在紫外光激发时,Dy3+单掺玻璃的发光源于Dy3+的4F_9/2→6H_15/2(483 nm),6H_13/2(576 nm)的跃迁发射,而Tb3+单掺玻璃的发光则源于Tb3+的5D₄→7F₆(489 nm),7F₅(544 nm),7F₄(586 nm)和7F₆(623 nm)的跃迁发射。对于Dy3+/Tb3+共掺玻璃,发射光谱则主要由Tb3+的荧光发射组成。通过对不同波长紫外光激发的发射光谱分析发现,Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中存在多种形式的能量传递。在以Dy3+的特征激发452 nm为激发波长时,Tb3+单掺玻璃的发光很弱。但随着Dy3+的引入,通过4F_9/2(Dy3+)→5D₄(Tb3+)的能量传递,Tb3+发光得到敏化增强。Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度随着Dy₂O₃含量的增多而增强,Dy₂O₃含量为1 mol%时达到最大,更高Dy₂O₃含量的样品由于Dy3+的浓度猝灭,减少了向Tb3+的能量传递,发光强度减弱。当激发波长减小到350 nm时,Dy3+和Tb3+均被激发到更高的能级6P_7/2(Dy3+)和5L₉(Tb3+),此时除了4F_9/2(Dy3+)→5D₄(Tb3+)的能量传递外,还出现了5D₄(Tb3+)→4F_9/2(Dy3+)的能量回传。Dy3+掺杂浓度较低时,Dy3+→Tb3+能量传递作用较强,Tb3+发光得到敏化增强。随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+→Dy3+能量传递作用增强。当Dy₂O₃含量超过0.4 mol%时,Tb3+→Dy3+能量传递强于Dy3+→Tb3+能量传递,减少了Tb3+的辐射跃迁发光,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度开始减弱。由于Gd3+向Dy3+或Tb3+均可进行有效的能量传递,因此在以Gd3+的特征激发274 nm为激发光时,Dy3+/Tb3+共掺玻璃中出现了Dy3+和Tb3+对Gd3+传递能量的竞争。随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+所获得的能量不断减少,同时伴随着Tb3+→Dy3+能量回传和Dy3+之间的无辐射交叉弛豫作用,Dy3+/Tb3+共掺玻璃的发光强度不断减弱。对Dy3+/Tb3+共掺闪烁玻璃中Tb3+的5D₄→7F₅荧光衰减曲线分析还发现,随着Dy₂O₃含量的增多,Tb3+的荧光寿命从2.24 ms缩短到1.15 ms,曲线从单指数形式变为双指数形式,进一步证明玻璃中存在5D₄(Tb3+)→4F_9/2(Dy3+)的能量回传。X射线激发发射光谱显示,Dy3+的引入对Tb3+激活闪烁玻璃的辐射发光具有很强的负面影响,而这种负面影响不足以通过Dy3+→Tb3+能量传递来弥补,因此Dy3+/Tb3+共掺玻璃的辐射发光强度随着Dy₂O₃含量的增多而不断减弱。由此可见,在Tb3+激活硅酸盐氟氧闪烁玻璃中,不宜将Dy3+作为敏化剂,用于增强Tb3+的发光。     

Yb3+,Er3+双掺上转换玻璃陶瓷

制备了以PbF₂+GeO₂+WO₃SiO₂+NaF为基质组分的Yb³⁺,Er³⁺双掺稀土离子上转换发光玻璃陶瓷。采用日本产Hitachi F-4500荧光光度计,激发波长为980nm,观测到样品在550nm处出现较强的上转换发光峰,在528nm处有一个次发光峰,在650nm处有一个相对较弱的发光峰,讨论了发射光谱的特征,建立上转换发光机制,并讨论了上转换发光特征,以及基质成分、制备工艺参数、稀土离子浓度对发光性能的影响。实验中发现c(Yb³⁺):c(Er³⁺)为5:1时,上转换玻璃陶瓷的熔融温度为950℃、退火温度为380℃时,其上转换发光效率最高。     

Sr2-x-yAl2SiO7:x％Sm3+,y％Li+荧光粉的合成与发光特性研究

硅铝酸盐由于其化学性质稳定、原材料易得，是发光材料的一种有效基质，所以受到广泛关注。其中，硅铝酸锶(Sr₂Al₂SiO₇)属于四方晶系，具有稳定的晶体学结构。Sm3+作为一种常用的激活剂，其特征峰在波段300~750 nm内都有分布，有些特征激发峰位于近紫外光区，在近紫外区有强的吸收。因此，以Sr₂Al₂SiO₇为基质、Sm3+为激活剂可以制备出符合LED要求的红色荧光粉。本工作采用高温固相法合成一系列Sr_2-x-yAl₂SiO₇∶x%Sm3+, y%Li+荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、光致荧光光谱(PL)、绝对量子效率测量系统对样品的晶体结构、发光特性以及内量子效率进行表征和测量，并且对样品的XRD进行精修，色纯度计算。结果表明：合成样品均为单相Sr₂Al₂SiO₇，掺杂Sm3+和电荷补偿剂Li+后，没有引起相变。相对于其他阳离子Sm3+(r=1.079 Å)、Li+(r=0.920 Å)的半径与Sr2+(r=1.260 Å)半径最为相近，因此更容易替代Sr2+的格位，并且两种离子半径比Sr2+小而使得样品晶体结构参数a，b，c和v逐渐减小。样品的最佳激发峰在403 nm处，相比于Ca₃Y₂(Si₃O₉)₂∶Sm3+的激发峰出现了3 nm蓝移，表明样品在近紫外光下有较强的吸收，这种长紫外波长的光有利于在照明领域的应用。在403 nm近紫外光激发下，可以看出，在500～750 nm范围内，Sm3+的发射峰位于564 nm(4G_5/2→6H_5/2)，601 nm(4G_5/2→6H_7/2)，648 nm(4G_5/2→6H_9/2)和713 nm(4G_5/2→6H_11/2)，其中601 nm发射峰强度最大，使样品呈现强烈的橙红色光。发射峰在607与618 nm处出现劈裂现象，是因为晶体场的相互作用引起了能级劈裂。单掺Sm3+的发射光谱强度随着浓度的增加先增大后减小，当掺杂浓度为2%时发光强度最大。利用Blasse提出的能量传递临界距离公式，计算得出临界距离R_C≈19.734 Å，从而说明了浓度猝灭原因是Sm3+之间的多级相互作用。根据Dexter理论，计算出多极相互作用函数θ≈6，表明Sr_2-xAl₂SiO₇∶x%Sm3+的浓度猝灭机理是电偶极-电偶极(d-d)相互作用。为进一步提高发光强度，掺杂了电荷补偿剂Li+，使晶体内部电荷达到平衡。实验结果表明，Li+最佳掺杂浓度为2%，与未加入电荷补偿剂相比，发光强度提高了2倍并测试其内量子效率为43.6%。荧光粉色坐标均在(0.60，0.39)附近，位于橙红色区域，具有较高色纯度(约92.2%)。该荧光粉在三基色白光LED中的红色成分有应用潜力。