纳米晶ZrO2∶Pr3+与ZrO2∶Pr3+,Sm3+发光研究

采用化学共沉淀法制备了纳米晶ZrO2∶Pr3 粉体, 所制备的纳米晶ZrO2∶Pr3 粉体中Pr3 的强室温特征发射的两个主发射带为1D2-3H4和3P0-3H4跃迁. 不同热处理温度下纳米晶ZrO2∶Pr3 晶体结构不同, 因此它们的发光不同;ZrO2基质向Pr3 有能量传递, 在高温煅烧得到的单斜相配位场中能量传递较好. 荧光强度与Pr3 浓度的关系研究表明: 3P0和1D2能级有不同的猝灭规律, 由于[1D2, 3H4]→[1G4, 3F4]的交叉弛豫, 使得1D2-3H4跃迁的猝灭浓度很低, 在我们的实验中, 掺0.1 mol% Pr3 时1D2-3H4跃迁发射最强, 掺2 mol% Pr3 时3P0-3H4跃迁发射最强. 文章制备的纳米晶ZrO2∶Pr3 , Sm3 中Sm3 的4G5/2-6H7/2跃迁荧光峰因Pr3 加入而增强, 这除了两种离子某些能级相近产生荧光发射的叠加效应外, 还存在Pr3 →Sm3 的能量传递.     

纳米晶ZrO2：Eu3＋-Bi3＋的制备及Bi3＋敏化Eu3＋特征发射的研究

采用化学共沉淀法制备了纳米晶ZrO2：Eu3＋-Bi3＋粉体,所制备的纳米晶粉体均能观测到Eu3＋离子的室温特征发射．研究了样品的晶体结构和发光性质．结果表明：经600℃煅烧后得到的纳米晶ZrO2：Eu3＋-Bi3＋粉体的晶相为四方相,经800,950及1100℃煅烧后的样品为四方相和单斜相的混合晶相．Eu3＋离子在四方相中的室温特征发射明显强于在混合相中的发射．Bi3＋离子的掺入对Eu3＋离子的室温特征发射有显著的敏化作用．     

纳米晶Gd2O3：Eu^3＋的制备及发光性能

采用低温燃烧合成法制备了Gd2O3：Eu^3＋纳米晶。用X射线衍射仪（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和荧光光谱仪分别对样品的结构、形貌和发光性能进行了研究。结果表明，改变甘氨酸与稀土离子的比例（G／M）、退火温度可以制备出不同结构和晶粒尺寸的Gd2O3：Eu^3＋纳米晶。在退火温度为800℃，G／M等于0．83和1．0时，均得到了纯立方相的Gd2O3：Eu^3＋纳米晶，随着G／M的增加，Gd2O3：Eu^3＋从立方相逐渐向单斜相转变。粉末的晶粒尺寸随着退火温度的增高而增大，晶粒尺寸在10-30nm之间。立方相的Gd2O3：Eu^3＋纳米晶主发射峰位置在612nm（^5D^0→^7F2跃迁），激发光谱中电荷迁移态发生了红移。     

SrB4O7：Pr^3 中Pr^3 的发光性质

本研究报道Pr^3 在SrB4O7中的发光性质,在SrB4O7中Pr^3 离子的4f5d能态高^1S0能级,因此,在207nm UV光激发下,Pr^3 能够把所吸收的一个高能量的UV光子转换为两个可见光子的发射(光子倍增);在此氧化物基质中的光子倍增主要是由于田离子处于弱的晶体场格位之中;由于与稀土弱联结相关的声于振动频串低(hωmax-1200cm^-1),因此还能观察到从^3P0能级向低能级的跃迁．第一个光子的发射由1^S0→1^G4(313nm),^1S0→^1D2(338nm)和^1S0→^1I6(405nm)的辐射跃迁组成;第二个光子的发射由^3P0和^1D2能级向低能级的辐射跃迁组成[^3P0→(^3HJ,^3FJ)和^1D2→（^3H4,^3H5)].     

CaO-B2O3-SiO2：Pr^3＋玻璃的合成及发光性质

用高温合成法合成了CaO-SiO2-B2O3：Pr^3＋玻璃,探讨了玻璃的最佳合成温度、玻璃的网络结构并研究了其发光性质。在CaO-SiO2-B2O3：Pr^3＋玻璃体系中观察到了Pr^3＋的发射光谱。480nm左右的发射峰对应于3P1—3H4跃迁,532nm左右的宽带发射峰对应于3P1—3H5跃迁,546nm左右的宽带发射峰对应于3P1—3H4跃迁,605nm左右的发射峰对应于3P0—3H6跃迁,663nm左右的发射峰对应于3P1—3H3跃迁。研究了掺杂Pr^3＋浓度对其发光强度的影响,在该玻璃体系中观察到了浓度猝灭现象。光谱性质表明这种玻璃体系能够把太阳光中的紫外光转换成红光,从而增强红光的发射强度。我们可以利用这些玻璃的发光性质来制备农用转光玻璃。     

Sr3B2O6：Tb^3＋，Li^＋绿色荧光粉的发光特性

用高温固相法合成了Sr3B2O6：Tb^3＋,Li^＋绿色荧光粉,并研究粉体的发光性质。发射光谱由位于黄绿区的4个主要荧光发射峰组成,峰值分别位于495,548,598,625nm,对应了Tb^3＋的^5D4→^7F6,^5D4→^7F5,^5D4→^7和^5D4→^7F3特征跃迁发射,548nm的发射最强。激发光谱表现从200—400nm的宽带,可以被近紫外光辐射二极管（near-ultraviolet light-emitting diodes,UVLED）管芯产生的350-410nm辐射有效激发。研究了Tb^3＋掺杂和电荷补偿剂对样品发光亮度的影响。Sr3B2O6：Tb^3＋,Li^＋是一种适用于白光LED的绿色荧光粉。     

纳米晶ZrO2∶Er^3＋的制备及发光性质

制备了纳米晶ZrO2∶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,主发射有蓝光和绿光两部分,其中位于406,474nm的蓝光较强。对不同煅烧温度下所制备的样品研究表明:因不同温度下所制得样品的晶相不同,绿光区的发光中心也不同。当四方相和单斜相达到一定的比例时,发光最强。同时观测到Er3 离子的上转换发射(包括绿光和红光两部分)。讨论了上转换发射的跃迁机制,976nm激发下的上转换过程是双光子过程。荧光强度与Er3 的掺杂浓度关系研究表明,Er3 在ZrO2中有浓度猝灭现象,最适宜掺杂浓度的原子数分数为0.9%(Er3 /Zr4 )。     

纳米晶ZrO2：DY^3＋的制备与发光性质研究

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2:Dy3 发光粉体,对不同掺杂浓度、不同煅烧温度的系列样品,均观测到Dy3 离子的室温强特征发射.样品的晶相与发射性质的研究表明:所制备的样品经600℃～950 ℃热处理后,晶相经历从四方相到以单斜相为主的变化;由于晶相的变化,发现有两个发光中心,分别位于四方相和单斜相.激发Dy3 的6P7/2能级,当稀土离子处在四方相(格位一)时有利于483 nm和583 nm的发射,当稀土离子处在单斜相(格位二)时有利于490 nm和577 nm的发射.基质ZrO2和Dy3 离子之间有能量传递,950℃时能量传递效果最好.荧光强度与掺Dy3 离子浓度关系表明,Dy3 在纳米晶ZrO2中的最适合掺杂浓度与ZrO2的晶相有关,四方相时,最适合掺杂浓度为0.5%,混合相时为1%.     

纳米Y_2O_3：Eu~（3＋）荧光强度降低的J-O理论分析

用均相沉淀法制备了纳米Y2O3：Eu3＋样品。归纳了纳米Y2O3：Eu3＋荧光强度降低的原因及提高途径。应用Judd-Ofelt理论从Y2O3：Eu3＋的发射光谱编程计算了纳米与微米Y2O3：Eu3＋的跃迁强度参数之比Ω′2/Ω2,比值均小于1,这表明纳米Y2O3：Eu3＋颗粒的5D0→7F2电偶跃迁几率比微米材料小,5D0→7F2跃迁几率小则612nm的荧光强度低。因此纳米YO：Eu3＋颗粒的荧光强度较微米材料低。     

偏硅酸钙中Pr3+的4f5d态的光谱特性及Pr3+→Gd3+的能量传递

合成了高效发射UV光的CaSiO3:Pr^3 新型荧光体，研究了室温下Pr^3 的4f5d态的发射和激发光谱，Pr^3 的4f5d态的最低子能级向4f^2组态的^3H4，^3H6和^1G4能级跃迁产生UV发射，并不伴随有4f-4f能级跃迁的可见光发射。Pr^3 的浓度猝灭是由于辐射和无辐射能量传递造成的，同时，在CaSiO3中，存在Pr^3 →Cd^3 的能量传递，探讨了其能量传递特性。     

硼酸盐玻璃中某些稀土离子的浓度效应及其能量传递过程

本文系统地报道了硼酸盐玻璃中Ce3+、Sm33+、Eu3+、Ga3+、Tb3+、Dy3+浓度效应,观察到Eu3+、Gd3+、Tb3+在硼酸盐玻璃中随浓度增加其发光强度增强,而Ce3+、Sm3+、Dy3+当其浓度增加到一定数值后,发光强度反而减弱,初步探讨了不同浓度效应的原因.本文还观察到硼玻璃中某些稀土离子对Eu3+、Tb3+离子发光的敏化作用,及讨论了Gd3+和Eu3+、Tb3+之间的能量传递过程,计算其能量传递的效率和几率.估计了能量传递的规律机理.     

ZnS:Mn2+,Sm3+中Mn2+、Sm3+中心之间能量传递的分时光谱研究

前一阶段我们比较系统地研究了ZnS:Mn2+,Sm3+材料中Mn2+中心和Sm3+中心之间的能量传递。通过测量ZnS:Mn2+、ZnS:Sm3+和ZnS:Mn2+,Sm3+三种材料的发射光谱、激发光谱、选择激发发光光谱,证实了Mn2+中心和Sm3+中心之间存在偶极—偶极相互作用的无辐射能量传递。为了进一步研究Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用及其物理特点,我们又仔细测量了上述三种不同类型材料的分时光谱,这不仅可以更清楚地了解激发停止后Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用,而且有效地解决了Mn2+中心发射光谱和Sm3+中心某些特征光谱线交叠引起的测量发光衰减的困难。     

Energy transfer-based spectral properties of Tb-, Pr-, or Sm-codoped YAG:Ce nanocrystalline phosphors

Tb³⁺-, Pr³⁺-, or Sm³⁺-codoped YAG:Ce nanocrystalline phosphors were prepared using a modified polyol process. Possible tunability of Ce³⁺-related yellow emission in codoped YAG:Ce nanocrystalline systems was investigated. Dual emission of yellow and red spectral component with a single excitation wavelength was observed from YAG:Ce, Pr or YAG:Ce,Sm codoped systems via an energy transfer from Ce³⁺ and Pr³⁺ or Sm³⁺ ion. It was also observed that the energy transfer event in YAG:Ce, Pr nanocrystalline phosphor occurs mutually between Ce³⁺↔Pr³⁺, while in YAG:Ce, Sm and YAG:Ce, Tb the energy transfer progresses one way. The detailed pathways for transferring an excitation energy are explained based on the energy level diagrams of respective Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Tb³⁺ ion.     

纳米晶ZrO2∶Dy3+的制备与发光性质研究

利用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2∶Dy3+发光粉体,对不同掺杂浓度、不同煅烧温度的系列样品,均观测到Dy3+离子的室温强特征发射.样品的晶相与发射性质的研究表明:所制备的样品经600℃~950 ℃热处理后,晶相经历从四方相到以单斜相为主的变化;由于晶相的变化,发现有两个发光中心,分别位于四方相和单斜相.激发Dy3+的6P7/2能级,当稀土离子处在四方相(格位一)时有利于483 nm和583 nm的发射,当稀土离子处在单斜相(格位二)时有利于490 nm和577 nm的发射.基质ZrO2和Dy3+离子之间有能量传递,950℃时能量传递效果最好.荧光强度与掺Dy3+离子浓度关系表明,Dy3+在纳米晶ZrO2中的最适合掺杂浓度与ZrO2的晶相有关,四方相时,最适合掺杂浓度为0.5%,混合相时为1%.     

Eu~(3+)/Yb~(3+)共掺杂ZrO_2粉末的制备和发光性质研究

利用共沉淀方法制备了Eu3+/Yb3+单掺和共掺的ZrO2粉体材料,研究了煅烧温度和掺杂浓度对结构和发光性质的影响。XRD结果表明:所制备单掺样品含有单斜相和四方相2种不同结构,随着热处理温度的升高,四方相向单斜相转变,经1 150℃处理后,四方相消失,呈现单一的单斜相;Yb3+离子的掺入有稳定ZrO2四方相的作用,随着掺杂浓度的增加,单斜相转变为四方相。由于晶相的不同,Eu3+处在四方相和单斜相2种发光中心,二者发光性质不同。Eu3+/Yb3+共掺后,在270 nm激发Eu3+时,观测到了Yb3+在近红外波段(980 nm)的发光,同时证实Eu3+的激发光谱和Yb3+的激发光谱相一致,表明存在Eu3+到Yb3+的能量传递,交叉弛豫和共合作能量传递过程是其可能的能量传递机理。     

LaF3纳米晶体中 Sm3+/Eu3+能量传递效应的光谱学特性

采用水热合成法,在较低的温度下制备了分散性,均匀性良好的 LaF3∶ Sm3+,LaF3：Eu3+和LaF3∶Sm3+／Eu3+纳米晶体样品。通过 X 射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和光致发光(PL)等手段,分别对 Sm3+／Eu3+单掺和共掺 LaF3纳米晶体的物相,表面形貌,晶粒尺寸和荧光特性进行了表征。XRD 和 TEM 检测结果显示,所制备的 LaF3纳米晶体呈六方晶体相,平均粒径在40 nm 左右。当采用波长为442 nm 的 He-Cd 连续激光器激发 Sm3+／Eu3+共掺 LaF3样品中的 Sm3+时,在样品发射光谱中观测到了Eu3+的特征荧光发射谱线,实现了 Sm3+向 Eu3+的能量传递。采用光谱学研究方法讨论了能量传递的机理和效率。结果表明,能量传递过程是 Sm3+的4 G5／2激发态与 Eu3+的 5 D 1和5 D 0激发态之间的交叉驰豫所致,并且随着 Eu3+的掺杂浓度的增大,共掺 LaF3∶Sm3+／Eu3+样品的发射谱中的 Eu3+的特征荧光发射强度也随之增强,这说明增加受主 Eu3+的掺杂浓度能够有效地提高 Sm3+→Eu3+能量传递的效率。     

Pr3+,Yb3+共掺YPO4下转换材料的制备及其转光效率

采用固相反应法制备了Pr³⁺,Yb³⁺共掺杂的YPO₄下转换发光粉体,并在450 nm光激发条件下,研究了Yb³⁺不同摩尔分数(0%,1%,2%,4%,20%,30%)对转光效率的影响。结果表明:不同Yb³⁺浓度的样品,其荧光峰强度不同,这可能是由于Pr³⁺-Yb³⁺之间Yb³⁺浓度不同存在能量传递效率差异的原因。研究也发现了样品的下转换发光,其能量传递过程为:Pr³⁺:³P₀→Yb³⁺:²F_5/2+²F_5/2。荧光光谱测试结果表明,Yb³⁺的最佳掺杂摩尔分数为2%。Pr³⁺,Yb³⁺共掺杂的YPO₄材料在提高太阳能电池光电转换效率方面具有潜在的应用。     

ZnS:Mn2+,Sm3+粉末材料中Mn2+和Sm3+之间的能量传递

研究了ZnS粉末材料中Mn2+中心和Sm3+中心之间的相互作用.通过测量单独由Mn2+或Sm3+掺杂及Mn2+,Sm3+同时掺杂的ZnS粉末材料的发射光谱、激发光谱、发光衰减以及选择激发发光光谱,证实了Mn2+和Sm3+之间存在偶极子-偶极子相互作用的无辐射能量传递.同时还计算了能量传递几率和传递效率.     

Spectral investigation of R,Ce:YAG(R: Pr~(3+), Eu~(3+), Gd~(3+)) single crystals and their applications in white LEDs

Eu3+, Pr3+, or Gd3+codoped Ce:YAG single crystals were grown by using the Czochralski method. The photoluminescence(PL) emission and excitation spectra and transmittance were measured and investigated. The additional red-emitting bands were observed in the PL emission spectra of Eu,Ce:YAG and Pr,Ce:YAG single crystals and the formation of noticeable peaks was studied with reference to the schematic energy level diagrams. A red-shifted phenomenon was observed in the PL emission spectrum of Gd,Ce:YAG. With codoped Eu3+, Pr3+, or Gd3+ions, warmer white light was achieved for the white light emitting diodes and the color rendering index became higher.