SiO2包覆Y2O3:Er3+纳米粉的制备及发光性能

用微乳液法合成出SiO2包覆的Er3+掺杂的Y2O3粉体.X射线衍射结果表明,所制备粉体为立方Y2O3结构.透射电镜照片显示,其颗粒形状近似为球形,粒径为20～50 nm.该粉体在波长为980 nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为562 nm的绿色和660 nm的红色上转换荧光,分别对应于Er3+离子的4S3/2/2H11/2→4I15/2跃迁和4F9/2→4I15/2跃迁,发光强度和激发功率的关系揭示其均为双光子过程.Er3+掺杂的Y2O3粉体具有高效的上转换发光性能,而经过纳米复合后制成的Y2O3(核)/SiO2(壳)在水溶液中具有较好的悬浮性,这对于其在生物荧光标记的应用具有重要意义.     

Er^3＋：Y2O3透明陶瓷制备及发光性质研究

以Y2O3为基质材料,掺杂不同含量的Er3 ,采用共沉淀法制备出性能良好的Er3 :Y2O3纳米粉,并将粉体在1 700℃和真空度为1×10-3Pa下烧结8 h得到Er3 :Y2O3透明陶瓷.用X射线衍射仪(D/MAX-RB)、透射电子显微镜(EM420)、自动记录分光光度计(DMR-22)、荧光分析仪(F-4500)和发射波长为980 nm的半导体激光器分别对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究.结果表明:Er3 完全固溶于Y2O3的立方晶格中,Er3 :Y2O3粉体大小均匀,近似球形,尺寸约40～60 nm左右.Er3 :Y2O3透明陶瓷相对密度为99.8%,在长波长范围内其透光率超过60%,在波长为980 nm的激光下有两个上转换发光带,其中绿色发光中心波长位于562 nm,红色发光中心波长位于660 nm,分别对应4S3/2/2H11/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁;随着铒浓度的提高颜色从绿色向红色转变,Er3 的掺杂浓度不宜超过2%,超过这个范围,对材料发光强度的增强作用反而很小.     

Er~(3 )∶Y_2O_3透明陶瓷制备及发光性质研究

以Y2O3为基质材料,掺杂不同含量的Er3 ,采用共沉淀法制备出性能良好的Er3 ∶Y2O3纳米粉,并将粉体在1700℃和真空度为1×10-3Pa下烧结8h得到Er3 ∶Y2O3透明陶瓷。用X射线衍射仪(D/MAX-RB)、透射电子显微镜(EM420)、自动记录分光光度计(DMR-22)、荧光分析仪(F-4500)和发射波长为980nm的半导体激光器分别对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究。结果表明:Er3 完全固溶于Y2O3的立方晶格中,Er3 ∶Y2O3粉体大小均匀,近似球形,尺寸约40～60nm左右。Er3 ∶Y2O3透明陶瓷相对密度为99.8%,在长波长范围内其透光率超过60%,在波长为980nm的激光下有两个上转换发光带,其中绿色发光中心波长位于562nm,红色发光中心波长位于660nm,分别对应4S3/2/2H11/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁;随着铒浓度的提高颜色从绿色向红色转变,Er3 的掺杂浓度不宜超过2%,超过这个范围,对材料发光强度的增强作用反而很小。     

尺寸效应对Er3+掺杂纳米Y2O3的发光特性的影响

采用燃烧法制备了不同尺寸的Er3+掺杂Y2O3粉体材料,研究了尺寸效应对Er3+掺杂纳米Y2O3材料发光特性的影响.光声光谱显示,对于不同晶粒尺寸的样品,Er3+离子光声峰位置几乎保持不变.这表明小尺寸效应对稀土离子能级位置影响很小.对488 nm激光激发下的发射谱的分析发现,随着样品颗粒尺寸的减小,4S3/2能级和2H11/2能级向基态发射的强度比减小.分析认为属于超敏跃迁的2H11/2能级向基态的荧光发射随粒子尺寸的减小而相对增强.对518 nm激发下554 nm的荧光衰减曲线的测试和分析发现,处于4S3/2激发态的Er3+离子对之间的上转换能量传递概率随粒子尺寸的减小而增加.     

Y2O3:Er3+纳米晶anti-Stokes发光性质的研究

采用均相沉积法制备了不同Er3+离子浓度掺杂的Y2O3纳米晶,应用XRD,SEM和PL光谱对该体系材料进行了表征.在Y2O3:Er3+纳米材料体系中,观察和研究了Stokes及anti-StokesPL谱强度与Er3+离子摩尔浓度变化的关系,当Er3+离子浓度为2.0mol%时,anti-Stokes PL强度最强.粉末XRD和SEM照片分别表明:制备的Y2O3:Er3+纳米材料具有立方相结构,且粒径分布均匀.实验结果证明:anti-Stokes PL来自于这个体系中的双光子吸收过程.     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂ZrO_2-Al_2O_3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547nm、560nm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+).     

氧化物纳米材料Y2O3:(Yb3+,Er3+)上转换发光性质的研究

以Y2O3,Yb2O3,Er2O3为原料,利用燃烧法分别制备了Y2O3:Er3 和Y2O3:(Yb3 ,Er3 )两种纳米材料和相应的体材料Y2O3:(Yb3 ,Er3 ).用发射波长为978 nm的半导体激光器和日立F-4500荧光分析仪测量了它们的上转换发光,得到纳米材料Y2O3:Er3 的上转换发光主要为绿色上转换发射而纳米材料Y2O3:(Yb3 ,Er3 )主要为红色上转换发射,而后者与激活离子掺杂浓度相同的体材料Y2O3:(Yb3 ,Er3 )的上转换发射相比较,体材料以绿色上转换发射为主、红色上转换发射很弱.     

溶胶-凝胶法制备SiO2基片Er3+∶Al2O3光学薄膜

用溶胶凝胶法在SiO2 基片上提拉制备了掺Er3 + ∶Al2 O3 光学薄膜。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、差热热重分析仪、X射线衍射仪研究了掺Er3 + ∶Al2 O3 光学薄膜的形貌和结构特性。在 90 0℃烧结后 ,SiO2 基片上提拉 15次形成厚度 8μm掺摩尔比 0 .0 1Er3 + 的面心立方结构γ Al2 O3 薄膜具有明显 (110 )择优取向 ,掺摩尔比 0 .0 1Er3 + 对γ Al2 O3 的晶体结构和结晶生长过程未产生显著影响。薄膜具有均匀多孔结构 ,平均粒径为 30～ 10 0nm ,平均孔径为 5 0～ 10 0nm ,表面起伏度为 10～ 2 0nm。掺摩尔比 0 .0 1Er3 + ∶γ Al2 O3 薄膜 ,获得了中心波长为1.5 34μm(半峰全宽为 36nm)的光致发光谱。     

980 nm LD 激发下Yb3+,Er3+:Y2O3纳米晶粉体的上转换发光

用共沉淀法合成出Yb^3＋,Er^3＋离子双掺杂的Y2O3粉体,X射线衍射结果表明所制备粉体为立方Y2O3结构。场发射扫描电镜照片显示其颗粒形状为球形,粒径为60～80nm;该粉体在波长为980nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为562nm的绿色和660nm的红色上转换荧光,分别对应于Er^3＋离子的^4S3/2H11／2→^415/2跃迁和^4F6/2→^415/2跃迁。发光强度和激发功率关系的研究揭示其均为双光子过程,能量传递和激发态吸收是上转换发光的主要机制。由于其高效的上转换发光性能,这种材料有可能应用于荧光标记和红外探测方面。     

Yb3+和Er3+共掺杂的Y2O3,Y2O2S和NaYS2粉末材料的上转换发光

在980 nm LED激光器激发下,研究了Yb3+-Er3+共掺杂的Y2O3,Y2O2S和NaYS2粉末材料的上转换发射特性。比较了Y2O3∶0.20 Yb3+,0.03Er3+和Y2O2S∶0.20 Yb3+,0.03Er3+以及NaYS2:0.20 Yb3+,0.03Er3+粉末样品的上转换发光光谱,探讨了Er3+上转换发射对基质的依赖性,分析了S2--Yb3+和S2--Er3+电荷转移态对Yb3+-Er3+间能量传递和能级间跃迁几率的影响,借助于能级图解释了在不同基质中Yb3+-Er3+间的能量传递和Er3+的上转换发光机制。     

Ln2Sn2O7：Er3+纳米晶的制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法合成Ln₂Sn₂O₇:Er³⁺(Ln=La,Gd,Y)纳米晶。通过X射线衍射和场发射扫描电子显微镜测试了样品的晶体结构和形貌,同时对样品的上转换发光性能进行了测试。结果表明:在980 nm连续激发光的激发下,样品主要表现为绿光发射。发射中心在528,549 nm的绿光和672 nm处的红光发射分别对应Er³⁺离子的⁴S_3/2→⁴I_15/2、²H_11/2→⁴I_15/2和 ⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁。以La₂Sn₂O₇:Er³⁺纳米晶为例,Er³⁺离子的摩尔分数为7%、退火温度为1 150℃是其制备的最佳条件,此时其各个发射峰的强度最高。对La₂Sn₂O₇:Er³⁺的发光强度与激发功率关系的研究表明,其绿光和红光发射均为双光子过程。激发光吸收和能量转移是La₂Sn₂O₇:Er³⁺纳米晶上转换发光的主要机制。     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3 +/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3 +/Yb3共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命.计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb...     

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。     

Er,Yb：(LaLu)2O3透明陶瓷制备及上转换发光性能

采用柠檬酸燃烧法制备Er,Yb：（LaLu）₂O₃陶瓷粉体,用X射线衍射对其进行了物相鉴定,研究表明1 000℃时已经得到纯相的（LaLu）₂O₃。采用冷等静压-真空烧结法制备了Er,Yb：（LaLu）₂O₃和Er：（LaLu）₂O₃陶瓷,对陶瓷的结构和光谱性能进行了详细的研究,研究发现掺杂5% Yb³⁺和10% La³⁺样品的上转换发光强度与未掺Yb³⁺、La³⁺样品相比明显增大,根据上转换光谱显示较强发射峰位于564 nm和661 nm处,对应Er³⁺的⁴S_3/2（²H_11/2）→⁴I_15/2能级跃迁和⁴F_9/2→⁴I_15/2能级跃迁,并讨论了Er³⁺-Yb³⁺的能量传递过程及其上转换发光机制。     

Er3+掺杂的Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃的光谱性质

测试了Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃中的Er³⁺离子的吸收光谱、发射光谱、⁴I_13/2的荧光寿命、拉曼光谱,及OH^-的傅里叶红外吸收光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了该玻璃中的Er³⁺离子的J-O参数、振子强度、⁴I_13/2能级的寿命,从而利用测得的⁴I_13/2的荧光寿命得出了⁴I_13/2能级的量子效率(15%)。由于较低量子效率可能与OH^-有关,所以计算了玻璃中的OH^-浓度,发现其浓度较高(1.66×10¹⁹cm^-1,相当于Er³⁺浓度的3倍)。应用McCumber理论和四能级模型计算了Er³⁺离子的受激发射截面和荧光发射光谱的半峰全宽,结果与通过吸收光谱计算所得基本吻合。根据透射率和折射率的关系计算了折射率,发现和测量值相差很大,说明有较大的散射,通过拉曼光谱和显微镜测试,认为是玻璃中的微小气泡造成的。     

水溶性β-NaY(Gd)F4:Yb3+/Er3+纳米棒的水热合成及生物偶联

以聚乙烯亚胺(PEI)为表面活性剂,采用水热合成法,制得了表面氨基修饰的水溶性β-NaY(Gd)F₄:Yb³⁺/Er³⁺纳米棒,并对β-NaY(Gd)F₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换纳米棒的制备方法、条件等进行了考察.结果表明,当Gd³⁺的引入摩尔分数为40%时,200 ℃下反应8 h即可获得纯β-NaY(Gd)F₄:Yb³⁺/Er³⁺纳米棒.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱(PL)对样品的结构、形貌及光谱特性进行了表征.结构和形貌分析结果表明,制得的样品为单相β-NaY(Gd)F₄:Yb³⁺/Er³⁺纳米棒,纳米棒的截面粒径约为40 nm,平均长度约为210 nm.在980 nm波长激发下,样品的上转换发光光谱中出现了4个发射中心位于407,529,546,660 nm的发射带,分别对应于Er³⁺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跃迁.采用戊二醛法,使β-NaY(Gd)F₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换纳米棒表面的氨基与牛血清蛋白(BSA)分子中的氨基成功偶连在一起.利用紫外光谱分析(UV)和考马斯亮蓝法,对二者的偶联进行了证明.     

Er3+,Yb3+共掺杂SrTiO3超细粉末的可见上转换发光

钛酸锶(SrTiO₃)具有高介电常数、良好的绝缘性质、优良的物理化学稳定性和在可见光范围内的优异的透明度等优点,是一种重要的无机功能材料。近年来,Al³⁺,Ga³⁺等离子共掺杂的SrTiO₃:Pr³⁺做为一种优异的红色场发射显示(FED)荧光粉引起了人们的兴趣。另外,SrTiO₃具有相对较小的声子频率,因而它可以作为一种有利于上转换发光的基质材料。以NaCl为助熔剂制备了Er³⁺,Yb³⁺共掺杂的SrTiO₃超细粉末。在980nm激发下,样品发出很强的来自于Er³⁺离子的²H_11/2→⁴I_15/2,⁴S_3/2→⁴I_15/2(绿光)和⁴F_9/2→⁴I_15/2(红光)跃迁的上转换发光。Yb³⁺离子的共掺杂对Er³⁺离子的上转换发光起明显的增强作用。研究了上转换发光强度与稀土离子浓度以及激发光强度之间的依赖关系,表明在Er³⁺单掺杂和Er³⁺,Yb³⁺共掺杂的样品中,绿光和红光都是被双光子激发过程激发的。还对上转换发光的机理做了初步分析。     

稀土掺杂的NaGdF4上转换发光材料的合成与发光特性研究

采用水热法制备了一系列不同掺杂浓度的NaGdF₄:Re(Re=Tm³⁺,Er³⁺,Yb³⁺)上转换发光粉。通过X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和上转换发射光谱对样品进行了表征。XRD研究结果表明:合成的样品均为六方结构NaGdF₄。估算的平均晶粒尺寸为41~43 nm。在980 nm红外光激发下,Er³⁺和Yb³⁺共掺杂的NaGdF₄发光粉发出分别来自于Er³⁺离子²H_{11/ 2},⁴S_3/2→⁴I_15/2跃迁的绿光和⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁的红光发射,Tm³⁺和Yb³⁺共掺杂的NaGdF₄发光粉发出分别来自Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆跃迁的蓝光、¹G₄→³F₄和³F_2,3→³H₆跃迁的红光和³H₄→³H₆跃迁的近红外光发射。Er³⁺,Tm³⁺和Yb³⁺共掺杂的NaGdF₄发光粉的发光强度及红、绿、蓝光发射的相对强度受Yb³⁺离子掺杂浓度的影响。对样品中可能的上转换发光机制进行了讨论。计算的色坐标显示:可通过改变掺杂离子浓度对上转换发光的颜色进行调控。     

Ba5SiO4Cl6: Yb3+, Er3+, Li+荧光粉的制备及上转换发光性质研究

本文采用高温固相反应法制备了Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺, Li⁺ 荧光粉, 并对其上转换发光性质及其发光机理进行了研究. 在980 nm 激光的激发下, Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 荧光粉呈现较强的红色(662 nm) 和较弱的绿色(550 nm) 的上转换发光, 红色和绿色的上转换发光分别对应于Er³⁺ 离子的⁴S_3/2/²H_11/2→⁴I_15/2 和⁴F_9/2→⁴I_15/2 跃迁, 且随着掺杂的Er³⁺ 和Yb³⁺ 离子浓度增加, 样品的上转换发光强度增加, 这是因为Yb³⁺ 离子和Er³⁺ 离子之间的能量传递效率增加引起的. 在0.5—0.8 W 功率激发下,样品属于双光子发射, 而在0.9—1.2 W 功率激发下样品具有新的上转换发光机理——光子雪崩效应. 探讨了Li⁺ 掺杂对Ba₅SiO₄Cl₆: Yb³⁺, Er³⁺ 样品的上转换发光性质的影响, Li⁺ 离子的掺杂引起Ba₅SiO₄Cl₆:Yb³⁺, Er³⁺ 上转换发光强度增加, 这是由于Li⁺ 离子的掺入降低了晶体场的对称性引起的.     

不同波长激发下YLiF4：Er3+,Tm3+,Yb3+的发光

水热法合成了YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺,其中Er³⁺、Yb³⁺和Tm³⁺的摩尔分数分别为1%、1.5%和2%。当用355nm光激发时,其发光为蓝色,峰值位于450nm,对应于Tm³⁺的¹D₂→³F₄跃迁。用378nm激发时,发光为绿色,主要发光峰位于552nm。980nm光激发时,发光为白色,发光峰分别位于665(651),552(543),484,450nm处,并在648nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺的蓝光来源于Tm³⁺的激发态¹G₄到基态³H₆的跃迁,绿光来源于Er³⁺的⁴S_3/2和²H_11/2到基态⁴I_15/2的跃迁,红光既来源于Tm³⁺的¹G₄→³F₄的跃迁,也来源于Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2的跃迁。在上转换发光中,还探测到了紫外光359nm的发射。监测665nm得到的激发光谱不同于监测552nm的激发光谱,在665nm的激发光谱中出现了对应Tm³⁺的¹G₄能级的峰。在双对数曲线中,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm的斜率分别为2.25、2.28和2.21,紫外光359nm的斜率为2.85。因此在980nm激发下,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm都是双光子过程,紫外光359nm的发射是三光子过程。