镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光特性优化

用中频磁控溅射方法在SiO2/Si基底上制备了五组固定掺铒浓度不同镱铒浓度比率的镱铒共掺Al2O3薄膜样品.室温下测量了薄膜在1.430 μm~1.630 μm波段范围内光致发光光谱.研究发现,镱的掺入有效地提高了三价铒离子的光致发光强度,最优的镱铒掺杂为：掺铒0.33 mol%,Yb3+∶Er3+=10∶1,比相同掺铒浓度单掺铒样品光致发光峰值强度增强40倍；确定的掺铒浓度,有着固定的最佳镱铒浓度比率,主要是镱铒离子间的正向和反向能量传递相互作用的结果,但最佳镱铒浓度比率随着掺铒浓度的增加呈现下降趋势；单掺铒薄膜的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现近Gauss形状变化,而最佳镱铒共掺样品的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现了倒Gauss形状变化.     

镱铒共掺Al2O3薄膜上转换机理及其温度特性

采用中频磁控溅射法制备了镱铒共掺Al₂O₃薄膜，铒镱掺杂浓度分别为0.3%，3.6%(摩尔分数，全文同).讨论了三价铒离子529nm和549nm光致发光的上转换机理.在291.8—573.3K温度区间测量了两绿上转换光谱荧光强度比的温度特性，拟合表达式为R=5.37exp(-738/T).366 K温度时灵敏度最大，为0.0039 K^-1.结果表明镱铒共掺Al₂O₃薄膜适合作为小型、高温和高灵敏的光学温度传感材料. 关键词： 2O₃薄膜')" href="#">镱铒共掺Al₂O₃薄膜 中频磁控溅射 上转换 荧光强度比     

镱铒共掺Al2O3薄膜上转换机理及其温度特性

采用中频磁控溅射法制备了镱铒共掺Al2O3薄膜,铒镱掺杂浓度分别为0.3%,3.6%(摩尔分数,全文同).讨论了三价铒离子529 nm和549 nm光致发光的上转换机理.在291.8-573.3 K温度区间测量了两绿上转换光谱荧光强度比的温度特性,拟合表达式为R=5.37exp(-738/T).366 K温度时灵敏度最大,为0.0039 K-1.结果表明镱铒共掺Al2O3薄膜适合作为小型、高温和高灵敏的光学温度传感材料.     

溶胶-凝胶(sol-gel)法制作掺铒Al2O3薄膜及其光致发光光谱特性测量

介绍一种用溶胶-凝胶方法制作掺铒Al₂O₃薄膜的工艺.实验测量了薄膜样品的光致发光光谱特性.结果表明光致发光光谱的峰值波长为1.536 μm,半值宽度为34 nm;同时测量了光致发光光谱的峰值强度与泵浦功率、掺铒浓度及退火温度之间的关系.     

纳米晶ZrO2：Dy3+的光致发光和能量传递性质

研究了Dy³⁺离子掺杂的ZrO₂纳米粉体的光致发光性质。观测到Dy³⁺离子的室温强特征发射和浓度猝灭现象以及基质ZrO₂与Dy³⁺离子之间的能量传递过程。发现了煅烧温度对样品的晶相有明显的影响,随着煅烧温度的变化,晶相也随之改变。晶相的改变使样品的荧光发射产生较大的差异,并观测到两个发射中心。通过对荧光强度与激活离子Dy³⁺离子浓度的关系研究发现,Dy³⁺离子在纳米ZrO₂基质中存在浓度猝灭现象,最佳掺杂浓度取决于ZrO₂基质的晶相,不同晶相导致不同的猝灭浓度,当基质晶相表现为四方相时,猝灭浓度为0.5%,而基质晶相为混合相时,猝灭浓度为1%。能量传递也依赖于样品的晶相。当煅烧温度为950℃时能量传递效果最好,并且从微观结构上给出了解释基质与Dy³⁺离子之间的能量传递的模型。     

溶剂热-高温煅烧法制备纳米Gd2MoO6:Nd3+近红外发光材料

采用乙二醇-水的混合溶液作为溶剂,用溶剂热法制备了Gd2MoO6∶Nd3+的前驱体,然后对得到的样品在800℃下煅烧1 h。使用X射线衍射仪对样品的结构进行了表征,通过近红外和可见光区的发射光谱和激发光谱以及透射电子显微镜对样品的发光性质以及形貌进行了研究。探究了煅烧温度、Nd3+的掺杂浓度、pH值、乙二醇-水的配比对样品的近红外发光性能以及形貌的影响。实验结果表明,在乙二醇-水的配比为1∶1,Nd3+的掺杂摩尔分数为0.03,pH值为1.5,煅烧温度为800℃时,能得到分散性良好,并具有优良近红外发光性质的纳米粒子。     

Al3+对Ge/Al-SiO2薄膜光致发光的影响

采用磁控溅射及后退火技术制备了不同组份和不同退火温度的Ge、Al共掺SiO₂薄膜。通过对样品的X射线光电子能谱(XPS)测试,确定了薄膜的成分和结构特征;同时还测试了样品的光致发光谱(PL谱),得到了峰值位于420 nm附近的紫光发射峰和峰值位于470 nm的蓝光发射峰。实验结果表明, Al的掺杂不仅可以显著地提高GeNOV中心和SiNOV中心的光发射效率,还可以促进GeNOV缺陷和SiNOV缺陷中心的形成,进而有利于薄膜的光致发光。     

溶胶-凝胶法制备Ce3+掺杂纳米SiO2材料光致发光研究

通过溶胶-凝胶技术制备了掺杂Ce^3＋离子的纳米SiO2材料,并经较低温度下煅烧,研究其光致发光（PL）性能。X射线衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）测试结果表明该纳米材料具有非晶态结构,颗粒尺寸为20～30nm。对其光致发光谱的测定显示：经450℃低温煅烧,未掺杂SiO2样品的光致发光谱明显为多峰的宽带结构,而微量Ce^3＋掺杂的样品在230nm激发下存在着唯一的一个很强的、主峰位于346nm左右的紫外发光峰,与未掺杂SiO2及Cu^2＋掺杂SiO2样品的比较表明该发光峰并非常见的Ce^3＋离子的d-f跃迁产生的特征发光带,而是起源于SiO2中的某种本征缺陷中心。通过不同煅烧温度以及不同Ce^3＋离子掺杂量对346nm发光峰强度的影响,讨论该发光峰起源可能的结构模型。     

Cr3+,Yb3+,Er3+共掺磷酸盐铒玻璃转镜调Q激光性质研究

研究了Cr³⁺,Yb³⁺,Er³⁺共掺磷酸盐铒玻 璃转镜调Q激光性质.三种Er₂O₃掺杂浓度的激光实验结果表明，在Er₂O₃名义掺杂浓 度为0.5wt％时，玻璃的综合激 光性质最好，重复频率为0.1Hz时，它的激光阈值功率为14.5mJ，最大输出能量为9.6mJ ，斜率效率为0.55％.在同种实验条件下，比较了Cr14和Kigre公司生产的QE-7S激光性质参数，实验表明，前者激光阈值功率稍低，而后者的斜率效率和最大输出功率略高. 关键词： 3+-Yb³⁺-Er³⁺共掺')" href="#">Cr³⁺-Yb³⁺-Er³⁺共掺 磷酸 盐玻璃 光谱性质 激光性质     

纳米YAG∶Ce3+, Mn+(Mn+=Ca2+, Gd3+)荧光粉的结构与发光性能

当前商用白光LED器件中YAG∶Ce3+荧光粉的单一黄光发射，导致其缺乏红光限制了器件的应用和发展，在YAG∶Ce3+中掺杂其他离子是解决该问题的有效途径之一。采用溶胶凝胶法制备了系列单掺Ce3+，Ca2+和Gd3+的YAG纳米荧光粉。研究了离子掺杂量对荧光粉的物相、结构、形貌、粒度、发光性能及量子效率的影响，分析了发光机理。结果表明：制备的纳米荧光粉粒径为100～200 nm。Ce3+和Gd3+掺杂时均得到YAG纯相，但晶体结构膨胀，晶面衍射峰向小角度方向移动。样品结晶度随Ce3+和Ca2+(<0.025 mol)掺杂量增大变化不明显，随Gd3+则呈现逐步降低趋势。三种离子掺杂量增大时，Ce3+的晶格能上升，5d能级晶体场劈裂加剧；Gd系列荧光粉激发和发射光谱随掺杂量的增大发生红移，Ce和Ca系列则因掺杂量小表现不明显。荧光粉发光强度随Ce3+掺杂量上升先增大后减小，最佳掺杂量为0.06 mol；随Gd3+掺杂量增加逐步降低；随Ca2+掺杂量增大则急剧下降，0.03 mol掺杂量时荧光强度几乎为零，YAG晶体结构破坏，生成YAM和YAP相。研究的开展，将对后续纳米YAG荧光粉及其相关功能材料的进一步开发使用提供一定的理论依据和实践参考。     

Ce3+,Tb3+共掺BaYF5微晶玻璃的光学特性

采用高温熔融法制备了一种新型的Ce3 +/Tb3+共掺BaYF5微晶玻璃.测试了微晶玻璃的X射线衍射图(XRD)谱、激发光普和发射光谱.研究发现:660℃热处理2h后的玻璃基质中析出BaYF5纳米晶相,根据XRD结果用Scherrer公式计算得到晶粒大小约为27 nm;在近紫外光(338 nm)激发下,观察到BaYF5...     

Eu2+/Dy3+共掺SrSiO3透明微晶玻璃的光学性质

在还原气氛中采用高温熔融法制备了Eu2+-Dy3+共掺硅酸盐玻璃,热处理后得到了Eu2+-Dy3+共掺透明SrSiO3微晶玻璃。测试了样品的激发光谱和发射光谱,研究了不同Eu2+-Dy3+物质的量比下微晶玻璃发光的变化并计算了对应的色坐标。研究发现,样品发射光谱范围在400～600nm,其中400～550nm(绿光)的宽发射谱带来自Eu2+的5d→4f跃迁,而位于483nm(蓝光)和575nm(黄光)的尖峰则来自Dy3+的4F9/2→6 H15/2和4F9/2→6 H13/2跃迁;在紫外(UV)光(365nm)激发下通过调控Eu2+-Dy3+物质的量比可得到发白光的微晶玻璃,当Eu2+-Dy3+物质的量比为1∶8时,Eu2+-Dy3+共掺SrSiO3透明微晶玻璃所发白光最佳,对应的色坐标(0.268,0.356)位于CIE标准色坐标图的白光区域且最接近理想白光。结果表明,Eu2+-Dy3+共掺SrSiO3透明微晶玻璃可作为一种潜在的白光发光二极管用基质材料。     

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。     

Spectroscopic properties and mechanism of Tm^3＋/Er^3＋/Yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics containing BaF2 nanocrystals

Transparent Tm^3＋/Er^3＋/yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics containing BaF2 nanocrystals are prepared. Under excitation of a 980-nm laser diode （LD）, compared with the glass before heat treatment, the Tm^3＋/Er^3＋/yb^3＋ co-doped oxyfluorogermanate glass ceramics can emit intense blue, green and red up-conversion luminescence and Stark- split peaks; X-ray diffraction （XRD） and transmission electron microscope （TEM） results show that BaF2 nanocrystals with an average diameter of 20 nm are precipitated from the glass matrix. Stark splitting of the up-conversion luminescence peaks in the glass ceramics indicates that Tm^3＋, Er^3＋ and （or） Yb^3＋ ions are incorporated into the BaF2 nanocrystals. The up-conversion luminescence intensities of Tm^3＋, Er^3＋ and the splitting degree of luminescence peaks in the glass ceramics increase significantly with the increase of heat treat temperature and heat treat time extension. In addition, the possible energy transfer process between rare earth ions and the up-conversion luminescence mechanism are also proposed.     

Dy3+含量对Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃发光性能的影响

通过控制Dy3+的掺杂浓度,制备出了不同浓度的Eu2+,Dy3+单掺和共掺高硅氧发光玻璃,测试其激发和发射光谱,讨论了Dy3+浓度对Eu2+,Dy3+共掺样品发光性质的影响。结果表明,Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃中存在Dy3+向Eu2+的无辐射能量传递现象,且Dy3+的引入会使高硅氧发光玻璃中Eu—O的共价作用减弱,造成Eu2+发射峰蓝移;随着Dy3+浓度的增加,Dy3+→Eu2+能量传递增强,Eu2+发光增强;Dy3+含量继续增加,则Dy3+发光出现浓度猝灭,且Dy3+→Eu2+能量传递减弱。     

Er3+及Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃光谱性质研究

制备了Er³⁺及Er³⁺/Yb³⁺共掺铋酸盐玻璃，测试了样品的吸收光谱、荧光光谱.应用Judd-Oflet理论计算了Er³⁺在铋酸盐玻璃中的光谱强度参数，分别为Ω₂=(5.47—2.92)×10^-20cm²，Ω₄=(2.16—1.22)×10^-20cm², 关键词： 3+')" href="#">Er³⁺ 铋酸盐玻璃 3+/Yb³⁺共掺')" href="#">Er³⁺/Yb³⁺共掺 光谱性质     

白光LED用Ce3+/Sm3+共掺玻璃和微晶玻璃的发光特性及能量传递研究

采用高温熔融法制备了一系列Ce³⁺/Sm³⁺共掺透明微晶玻璃,并研究了其发光特性。在微晶玻璃中Ce³⁺呈现出基于4f-5d跃迁的较强的宽带蓝光发射,通过调节Ce³⁺/Sm³⁺离子的掺杂浓度,Ce³⁺/Sm³⁺离子共掺微晶玻璃发光的色度逐渐发生变化,当CeO₂/Sm₂O₃掺杂的量比为1:1时,制得的微晶玻璃发光色坐标为(0.315, 0.296)。通过光谱和荧光衰减曲线,研究了Ce³⁺离子到Sm³⁺离子的能量传递,在SAZKNGC_0.6S_0.6微晶玻璃中,Ce³⁺离子向Sm³⁺离子传递能量效率约为20%。结果表明,Ce³⁺/Sm³⁺共掺微晶玻璃是白光LED的一种潜在基质材料。     

Tm3+/Ho3+掺杂碲酸盐玻璃的上转换发光性能与能量转换机制

采用高温熔融法制备了单掺Tm3+和Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃，测试了808 nm激光泵浦下玻璃的红外和上转换荧光光谱。Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃上转换荧光光谱主要由695 nm红光、544 nm绿光、474 nm蓝光和740 nm红光四个发光带组成。通过分析样品的光谱性能和能量转换机制，发现很少报道的740 nm红光可能是由Tm3+：1D₂ →3F_{2, 3}能级跃迁产生的。在掺杂0.5 mol％ Tm₂O₃的样品中添加0.3 mol％ Ho₂O₃，695 nm红光、740 nm红光和474 nm蓝光等上转换发光强度明显增大，大约分别是单掺0.5 mol％ Tm₂O₃样品中发光强度的3倍，2.5倍和14倍。这些情况说明存在着强烈的Ho3+→Tm3+反向能量传递。单掺Tm3+碲酸盐玻璃中1D₂能级(发射740 nm红光)上的粒子集居主要来源于合作上转换(CU)过程，而3F_{2, 3}能级(发射695 nm红光)上的粒子集居除了来源于CU过程之外，还有740 nm红光的发射和1G₄能级上部分粒子的无辐射跃迁(1G₄→3F_{2, 3})两条途径，因此样品中695 nm红光强度明显要大于740 nm红光强度。通过交叉驰豫作用CR2和CR3以及反向共振能量转移RET2，Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃中Tm3+的1G₄能级(发射474 nm蓝光)上的粒子集居数比单掺Tm3+时出现了净增加。Tm3+的1G₄能级上粒子集居数的增加可能进一步强化了该能级的无辐射跃迁、740 nm红光的发射以及CU过程，并进而促使Tm3+的3F_{2, 3}能级上的粒子集居。所以，当Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃与单掺Tm3+碲酸盐玻璃中掺杂相同浓度的Tm3+时，前者的红光和蓝光等上转换荧光强度均比后者要大。本文还研究了Tm3+之间以及Tm3+与 Ho3+之间的交叉弛豫和能量传递等效应，并进一步探讨了Tm3+与 Ho3+之间的能量转换机制。     

Er3+/Yb3+共掺TeO2-Li2O-B2O3-GeO2玻璃系统的光谱性质和热稳定性研究

制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺的70TeO₂-5Li₂O-(25-x)B₂O₃-xGeO₂（x=0,5,10,15,20 mol%）系列玻璃, 研究了玻璃的热稳定性能, 测试了玻璃的吸收光谱、荧光光谱以及Er3+离子4I13/2能级荧光寿命, 并根据McCumber理论计算了Er³⁺离子4I13/2→4I15/2跃迁的受激发射截面. 结果表明：随着GeO₂含量的增加, 玻璃的热稳定性逐渐提高, 荧光谱线半高宽（FWHM）保持在70 nm左右, 而荧光强度和Er3+离子4I13/2能级荧光寿命逐渐提高, 研究表明这种玻璃系统是一种具有应用潜能的宽带光纤放大器用的基质材料.     

掺Er3+/Yb3+氟氧玻璃的上转换发光特性

制备了新的Er³⁺/Yb³⁺共掺氟氧硅酸盐微晶玻璃,测试了材料的荧光光谱和吸收光谱。上转换光谱表明:有红(645 nm)、绿(545,522 nm)、蓝(480 nm)4个发光中心,分别对应Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2、⁴S_3/2→⁴I_15/2、²H_11/2→⁴I_15/2、⁴F_7/2→⁴I_15/2 跃迁。发光曲线拟合斜率分别为1.81、2.39、1.95、2.15,均为双光子吸收过程。样品经热处理降低了声子能量,大大提高了上转换效率。采用Judd-Ofelt理论对样品光谱进行了分析,拟合得到了强度参数。