铒离子在氟氧化物玻璃陶瓷中的上转换发光特性研究

用转移函数方法分析了Er^3 在铒镱共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中的上转换发光过程,Er^3 绿色辐射的上转换发光强度与泵浦激光功率的非平方关系是由于Er^3 和Yb^3 之间的强交叉驰豫过程引起的,讨论了在稀土离子共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中提高Er^3 的上转换发光强度的几种方法。     

掺Er3+卤碲酸盐玻璃上转换能级寿命和发光性能研究

对不同激发条件下Er3+离子在卤碲酸盐玻璃中的上转换能级寿命进行了测试.上转换激发时，由于Er3+离子间以及Er3+不同能级间能量转移的影响，使得其寿命远大于直接激发条件下的值.比较了碲酸盐玻璃和卤碲酸盐玻璃中Er3+离子的上转换发光 强度，卤化物离子引入后引起发光强度的明显增加.探讨了Er3+离子在卤碲酸盐玻璃 中的发光机制及上转换发光强度对抽运功率的依赖性. 关键词： 卤氧玻璃 上转换发光 激发条件     

掺Er3+卤碲酸盐玻璃上转换能级寿命和发光性能研究

对不同激发条件下Er3+离子在卤碲酸盐玻璃中的上转换能级寿命进行了测试.上转换激发时,由于Er3+离子间以及Er3+不同能级间能量转移的影响,使得其寿命远大于直接激发条件下的值.比较了碲酸盐玻璃和卤碲酸盐玻璃中Er3+离子的上转换发光强度,卤化物离子引入后引起发光强度的明显增加.探讨了Er3+离子在卤碲酸盐玻璃中的发光机制及上转换发光强度对抽运功率的依赖性.     

掺Er~(3 )氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光

研究了ErYb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光现象 ,发现其上转换机理主要是Er3 与Yb3 离子间的能量传递上转换而不是Er3 离子的步进多光子吸收 .研究发现由于稀土离子优先富集到PbxCd1-xF2 微晶中 ,形成数个稀土离子组成的耦合团 ,使其存在强烈的团簇效应 ,一方面导致了上转换荧光非常强 ,另一方面也导致了上转换荧光随抽运激光功率的对数变化F P曲线存在逐渐弯曲的“典型”饱和现象 .还发现在ErYb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷中 ,两个处在激发态的Yb3 离子形成了团簇的耦合态2 F25/ 2 F5/ 2 (Yb3 Yb3 ) ,它在 96 6nm激光产生的一种全新的上转换合作辐射荧光     

960nm激光泵浦下Er3+和Yb3+掺杂氟氧化物微晶玻璃上转换发光特性

对经特殊退火后的Er3+和Yb3+离子共掺杂氟氧化物微晶玻璃的上转换发光特性进行了研究.研究结果表明,在960nm激光泵浦下,这种玻璃具有较高的上转换发光.通过我们的研究,弄清了在这种材料中Er3+的发光行为、上转换通道和Er3+和Yb3+离子之间的能量传递过程.     

Er~(3+)浓度对Er~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物玻璃陶瓷上下转换发光的调控(英文)

在980nm激光激发下,Er3+/Yb3+共掺的发光材料既可以在可见光范围产生上转换发光,也可以在近红外波段产生下转换发光,二者存在竞争关系。本文利用熔融淬火法制备了一系列掺杂不同Er3+/Yb3+浓度的氟氧化物玻璃陶瓷,测量了样品在980 nm激光激发下的上转换及下转换发射光谱。研究发现,改变Er3+的掺杂浓度可以调控上下转换的发光强度。在此基础上,提出了上下转换发光的能量传递模型。本文的研究结果有利于该类材料在不同领域中的应用。     

Dy3+单掺和Er3+,Yb3+共掺氧氟微晶玻璃的发光性能

采用高温熔融法和热处理工艺制作了含有GdF3纳米晶的氧氟微晶玻璃。在386 nm激发下,Dy3+掺杂氧氟微晶玻璃的发光强度明显增强,且蓝光对黄光的发光强度比逐渐增大,表明Dy3+已进入到GdF3纳米晶中。在980 nm激光器泵浦下,Er3+,Yb3+共掺氧氟微晶玻璃的上转换发光随着热处理温度的升高明显增强,Er3+的上转换发光出现明显的Stark分裂现象,这亦说明Er3+已进入到GdF3纳米晶相中。通过研究上转换发光强度与泵浦功率的关系,确定绿光上转换发光为双光子过程。     

掺Er3+氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光

研究了ErYb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光现象,发现其上转换机理主要是 Er³⁺与Yb³⁺离子间的能量传递上转换而不是Er³⁺离子 的步进多光子吸收.研究发现由于稀土离子优先富集到Pb_xCd_1-xF2微晶中,形成数个稀土离子组成的耦合团,使其存在强烈的团簇效应,一方面导 致了上转换荧光非常强,另一方面也导致了上转换荧光随抽运激光功率的对数变化F-P曲线 存在逐 关键词： 直接上转换敏化 氟氧化物玻璃陶瓷 上转换合作辐射荧光     

Yb~(3+)/Er~(3+)掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备与发光性能

采用高温熔融法制备了Yb3+/Er3+掺杂的氟氧化物发光微晶玻璃,确定了最佳熔化温度(1 100℃)和退火温度(440℃,480℃)。测定得到基质玻璃的透过率为85%,掺入稀土后,透过率有所下降,并出现了稀土离子的特征吸收峰。980 nm半导体激光器(LD)激发下样品的上转换发射光谱存在4个明显的发射峰,分别为410,532,546和656 nm,对应于2H9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。研究了不同Yb3+/Er3+(摩尔分数)和Er3+浓度对上转换发光强度的影响,当Yb3+∶Er3+=4∶1、Er3+摩尔分数为1.5%时,上转换发光强度达到最高。根据发光强度与泵浦功率之间的关系,确定了上转换发射均为双光子过程。讨论了Yb3+,Er3+离子间的能量传递,建立了上转换发光机制。     

Yb^3＋/Er^3＋掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备与发光性能

采用高温熔融法制备了Yb3＋/Er3＋掺杂的氟氧化物发光微晶玻璃,确定了最佳熔化温度（1 100℃）和退火温度（440℃,480℃）。测定得到基质玻璃的透过率为85%,掺入稀土后,透过率有所下降,并出现了稀土离子的特征吸收峰。980 nm半导体激光器（LD）激发下样品的上转换发射光谱存在4个明显的发射峰,分别为410,532,546和656 nm,对应于2H9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。研究了不同Yb3＋/Er3＋（摩尔分数）和Er3＋浓度对上转换发光强度的影响,当Yb3＋∶Er3＋=4∶1、Er3＋摩尔分数为1.5%时,上转换发光强度达到最高。根据发光强度与泵浦功率之间的关系,确定了上转换发射均为双光子过程。讨论了Yb3＋,Er3＋离子间的能量传递,建立了上转换发光机制。     

显示用上转换绿色发光材料NaYF4∶Er,Yb及其特性

采用喷射微波燃烧合成法制备了上转换发光显示器中发绿光的上转换发光材料NaYF4∶Er,Yb.测试了该材料的XRD衍射图谱和发光效率.给出了该材料在1 064 nm三种激光功率激发下的发光光谱.分析了该材料的上转换发光机理,得到545 nm和662 nm峰值发光分别是Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁产生的.NaYF4∶Er,Yb具有较强的上转换绿光,同时存在的较弱的红光易于用滤色膜滤除,满足显示对三基色中绿色的要求;并且喷射微波燃烧合成法制备的该材料达到了高分辨率显示应用超细粉体的要求.     

Synthesis, morphology and spectroscopy of cubic Y3NbO7:Er

Synthesis of Y₃NbO₇:Er powders with the aid of Li₂SO₄ flux is reported and spectroscopic properties of the resultant powders are presented. The dopant content varied in the range of 0.1-15 at%. The materials crystallized in the fluorite-type cubic structure in which all the metal ions—Y, Nb, and Er—randomly occupy the same site offered by the host lattice and the O-vacancy is also randomly distributed within the metal surrounding. Transmission electron microscopy images revealed that the agglomeration of particles is very low and the sizes of the grains are around 500 nm. Selected area electron diffraction patterns proved that each grain is monocrystalline. Absorption, excitation, and emission spectra are characterized by relatively broad structures related to the Er³⁺ ion. The broadening results from some inhomogeneity of the activator ion surroundings related to the specific structure of the host lattice. When the Er content is only 0.1% both photoluminescence and up-converted emission are dominated by a green luminescent band around 550 nm. However, the efficiency of up-conversion is very low . With increasing concentration of the dopant, a red band located around 665 nm appears and becomes systematically stronger. In up-converted emission, the intensity of the red band surpasses the green one when the Er concentration exceeds 5%. For low concentrations, the up-conversion occurs through a sequential absorption of two infrared (IR) (980 nm) photons from the excitation beam by Er³⁺ ion through excited-state absorption mechanism. For higher concentrations, the energy transfer between two neighboring excited Er ions plays dominant role. Surprisingly, the mechanism of up-converted low-intensity luminescence from ²H_11/2 state seems to diverge from the mechanism characteristic for the ⁴S_3/2 level, which conclusion comes from different slopes of the double-log relationships.     

高浓度敏化剂掺杂的NaYF4∶Yb3+,Er3+纳米材料的合成及发光性能研究

为了探究泵浦功率对不同浓度敏化剂离子掺杂的上转换材料发光特性的影响,采用溶剂热法,成功制备了不同浓度敏化剂Yb3+掺杂的NaYF₄∶Yb3+, Er3+上转换纳米颗粒。首先对这种纳米晶体的结构和形貌进行了详细的分析,使用X射线粉末衍射仪和透射电子显微镜测试了制备的纳米晶体的结构和形貌。表征结果证明了制备的纳米颗粒均为结晶性良好、形状规则的六方相纳米晶体,随着Yb3+掺杂浓度的提高,纳米晶体的粒径有所增加。在此基础上,通过控制泵浦功率对不同浓度敏化剂Yb3+掺杂的NaYF₄∶Yb3+, Er3+上转换纳米颗粒在980 nm激发光下的光致发光特性做了详细的研究。对于不同浓度敏化剂掺杂的样品,随着泵浦功率的提高,上转换发光的强度增强,这可以归因于高泵浦功率促进材料对激发光的吸收。上转换发光的红绿比也得到了提高, 值得注意的是, 在不同浓度敏化剂Yb3+掺杂的样品中,发光的红绿比改变的程度和可调谐的范围有所不同。为了深入的了解上转换发光机制,对不同浓度样品中可能发生的电子能量传递机制进行了讨论并提出假设,认为上转换发光过程中,不同浓度样品中红绿比变化程度的不同是发光离子组合之间的平均距离和包括多声子弛豫、交叉弛豫和反向能量传递的非弛豫过程的综合作用。在低浓度敏化剂掺杂的样品中,由于掺杂浓度导致Yb3+和Er3+之间的平均距离较大,反向能量传递过程比较微弱。在非弛豫过程中,发生在同一发光中心Er3+上的多声子弛豫和相邻发光中心Er3+之间的交叉弛豫为主要过程。随着泵浦功率的提高,高能级的布居速率增加减弱了非辐射弛豫对发光的影响,材料的红绿比只有微弱的提高,绿光是上转换发光中的主要成分。随着掺杂浓度的提高,敏化剂离子Yb3+和激活剂离子Er3+之间的平均间距减小,反向能量传递过程得到增强,成为非辐射弛豫过程中的主要部分。由于泵浦功率增强而提高的高能级对上转换发光的贡献,通过相邻敏化剂和激活剂离子之间的反向能量传递过程得到迅速的衰减,使红光成为上转换发光中的主要成分。在980 nm的近红外光激发下,在不同浓度Yb3+掺杂的样品中存在不同侧重的非辐射弛豫过程, 由于多声子弛豫、交叉弛豫和反向能量传递共同作用,红绿比随着泵浦功率提高而增加。这种发光特性不但使得我们得到红光性能更好的上转换荧光材料,而且可以通过测定材料的红绿比来判定材料的掺杂浓度。经过进一步的设计和修饰,这种纳米材料很有潜力作为一种多功能光动力治疗纳米平台在生物检测领域中得到应用。不同浓度样品中可能发生的电子能量转移过程的提出,有利于对上转换发光机理的了解和稀土发光离子组合的设计和优化。     

含Cr3+透明微晶玻璃的发光性能

选择若干玻璃组成，制得了含莫来石晶相的透明微晶玻璃，利用吸收光谱和室温荧光光谱对玻璃和微晶玻璃的发光进行了研究。研究表明，在一定测试范围内提高玻璃的晶化温度可以提高Cr^3 离子的有效发光效率；Cr^3 离子浓度的增加使微晶玻璃的发光强度增加，但引起浓度淬灭，降低Cr^3 离子的有效发光效率。对微晶玻璃荧光光谱中688nm发射肩的成因进行了探讨，提出了微晶玻璃荧光光谱中688nm和700nm发射可能由^2E能级分裂引起的观点。     

掺杂Er^3＋的TiO2的发射光谱研究

用无水乙醇、冰醋酸、钛酸丁酯凝胶法制备了掺杂Er^3＋的TiO2粉末，测量了其在488m激发下的Stokes发射光谱和980nm激发下的上转换发光光谱。在可见光范围内，观察到了绿光和红光，绿光从500-570nm，对应Er^3＋的^2H11/2,^4S3／2→^4I15/2，红光从650～690m，对应Er^3＋的^4F9／2→^4I15／2的跃迁。由ln Ivis-In Iin曲线可知，绿光和红光均为双光子过程，光强正比于泵浦功率的二次方，即Iout ∝Iin。初步研究了此材料的上转换过程。     

980 nm LD泵浦Er3+/Yb3+共掺Y2O3纳米粉所致热效应的研究

利用溶胶—凝胶方法制备了Er3+和Yb3+共掺杂的Y₂O₃纳米荧光粉。采用Er3+的2H_11/2→4I_15/2和4S_3/2→4I_15/2绿色上转换荧光强度比的方法,研究了由980 nm二极管激光器泵浦所导致的荧光粉样品表面温升现象。结果表明,随着泵浦功率的增加,样品表面温度大幅度上升, 当功率达到1 000 mW时,样品表面的温度达到820 K。该现象对分析稀土离子上转换过程中所出现的功率饱和现象起着重要的作用,并且在高温传感材料、医学生物细胞烧孔方面有着广阔应用前景。     

Er3+-Yb3+-Tm3+共掺CdF2:PbF2基玻璃中的荧光特性及其上转换机制

在 98 0nm半导体激光激发下 ,在Er3 Yb3 Tm3 共掺玻璃样品中得到了如下的 5条较强的上转换荧光带 ,分别是近红外 (80 0nm) ,红 (6 4 5nm) ,绿 (5 4 5和 5 2 5nm) ,蓝 (4 80nm)及紫 (4 0 7nm)。与Er3 Yb3 共掺样品相比 ,Tm3 的加入使得 4 80nm的蓝光显著增强 ,这应与Tm3 特殊的能级结构有关 ;荧光强度随激发功率变化的双对数曲线表明 4 80nm蓝光发射是双光子激发过程 ,为两个Yb3 的合作上转换敏化发光 ,随着激发功率的增加 ,4 80nm荧光的logI logP曲线的斜率将变小 ,逐渐向下“弯曲”。作者详细的分析了各条荧光带的上转换机制 ;并用速率方程讨论了稳态情况下 4 80nm蓝色上转换荧光强度随激发功率变化的关系 ,其结果与实验一致。     

Influence of silver nanoparticles on Er3+ up-conversion in CaF2 precipitated oxyfluoride glass-ceramics

The influence of silver nanoparticles on Er3＋ up-conversion in CaF2 precipitated oxyfluoride glass-ceramics is investigated. After heat-treatments, transmission electron microscopy images show that CaF2 nano- crystals precipitate in the glass matrix uniformity, and sliver nanoparticles are spread around the CaF2 nano-crystals simultaneously. Comparing with the samples without Ag doped, high efficiency up-conversion luminescences of Er3＋ at 540 and 658 nm are distinctly observed in the silver nanopartieles containing glass-ceramics by the 980-nm excitation. Moreover, since the intensity ratio of green and red emissions changes after silver nanopartieles precipitation, the up-conversion mechanism of Er3＋ is discussed.