PSN-PMN-PT∶Er3+晶体Judd-Ofelt理论分析

为了探索Er3+在铁电晶体场中的发光特性,采用高温溶液法生长了Er3+掺杂Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3弛豫铁电单晶.该晶体在紫外-可见-近红外吸收光谱380～1800 nm波段出现了7个吸收峰;在980 nm泵浦光源照射下,该晶体的发射光谱出现了强绿光和强红光上转换发射带,分别对应于Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁;利用Judd-Ofelt理论计算了晶体的振子强度三参数(Ω2＝2.54×10-20 cm2,Ω4＝1.36×10-20 cm2,Ω6 ＝2.38× 10-20 cm2)以及Er3+在PSN-PMN-PT晶体场中的跃迁几率、能级寿命和荧光分支比.研究结果表明 PSN-PMN-PT∶Er3+弛豫铁电晶体是一种新型发光晶体.     

Yb:NdPO4晶体的生长与光谱性质

采用助熔剂自发成核法,以Li2CO3-2MoO3为助熔剂,生长出了Yb∶ NdPO4晶体.通过X射线粉末衍射和X射线能谱技术对所得的晶体进行了表征.结果表明,少量Yb3+掺入到了NdPO4晶体中,但并未改变NdPO4晶体的晶格结构.比较了Yb∶ NdPO4晶体和NdPO4晶体室温下的透过光谱.测量了室温下晶体的荧光光谱,泵浦光波长为332 nm.结果表明晶体的最强荧光发射峰位于995nm,归属于Yb3+从激发态2F5/2到基态2F7/2的电子跃迁.1059nm的发射峰归属于Nd3+从4 F3/2到4I11/2的电子跃迁.Nd3+的发射峰强度较弱,表明在室温下晶体中主要发生了Nd3+ →Yb3的能量传递.     

980nm红外激发下氟氧化物中Er3+的上转换可见发光

制备了掺杂Er3+的氟氧化物(10ZrF4-10PbF2-10NaF-5Na2O-60SiO2)材料,测量了样品的吸收谱、上转换荧光发射谱和上转换发光强度与激光泵浦功率的对数关系.分析了Er3+的上转换可见发光机制,证实了在980nmLD的激发下,Er3+在402nm、449nm蓝光波段和520nm、551nm绿光波段的上转换荧光发射来自于4f电子的2H9/2、4F5/2、4S3/2、2H11/2激发态到基态4I15/2的跃迁,给出了2H9/2→4I15/2、4F5/2→4I15/2蓝光三光子激发态吸收(ESA)和4S3/2→4I15/2、2H11/2→4I15/2绿光双光子激发态吸收(ESA)的上转换发光机制.     

可调谐激光晶体Cr:GSGG的光谱分析及晶场参数计算

用提拉法成功生长出了优质的Cr3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体,测定了室温下的吸收光谱和不同温度下的荧光光谱,计算了晶场参数,发现荧光峰值及晶场参数与以前文献报道的均不相同.吸收光谱中,在458.5nm和642.5nm出现了较强的宽带吸收峰,分别对应于Cr3+的4A2→4T1和4A2→4T2的吸收跃迁,在678nm处又叠加了一个非常弱的吸收峰,对应于4A2→2T1的吸收跃迁.测试了晶体从7K到室温的荧光光谱和荧光寿命,在650～850nm范围内出现了宽带荧光,对应于Cr3+的4T2→4A2的发射跃迁.随着温度的升高,荧光峰向长波方向移动,荧光峰半高宽增大,室温下其荧光峰值在732nm,半高宽约为80nm.低温(7K)下的荧光谱中,在694nm处观察到了尖而锐的R线(零声子线),对应于Cr3+的2E→4A2的发射跃迁.由于温度猝灭效应,随着温度升高,晶体的荧光寿命降低,室温下荧光寿命约为114μs.计算了晶场强度参数Dq/B=2.49,4T2零声子能级与2E能级的间距△E为204cm-1,这些参数表明Cr3+处在较弱的晶场中,有利于4T2→4A2的宽带跃迁,Cr:GSGG晶体是较为理想的可调谐激光工作物质.     

上转换激光晶体Er:BaY2F8的生长与光谱分析

报道了上转换激光晶体Er:BaY2F8以及Er,Yb:BaY2F8的温度梯度法生长及其光谱参数分析.所得到的Er:BaY2F8晶体的直径为13 mm,长度达40 mm,是目前国内最大的此种晶体.测试了晶体的吸收光谱,吸收光谱中Er离子的特征吸收峰清晰可辨.根据J-O理论的计算,得到了唯象的晶场参数Ωi( i=2,4,6),其数值分别为1.43×10-20 cm2,0.49×10-20 cm2和1.36×10-20 cm2.重点分析了Er:BaY2F8晶体的各能级的荧光寿命,较之氧化物有很大的提高,其中4I11/2能级的寿命约为5 ms,这样大的荧光寿命对于上转换激光的形成极为有利.     

PMN-PT:Er3+铁电晶体的光谱特性与J-O理论分析

为了探索Er3+在Pb(Mg1/3Nb2/3)-PbTiO3弛豫铁电晶体场中的发光特性,采用高温溶液法生长了PMN-32PT:Er3+弛豫铁电单晶,测试并分析了该晶体的微观形貌、相结构、吸收光谱与上转换发射光谱,利用Judd-Ofelt理论计算了Er3+在PMN-32PT晶体场中的J-O振子强度参数.该晶体四方相晶胞参数为a=0.4023 nm,c=0.4033 nm,V=0.06523 nm3,单斜相晶胞参数为a=0.4035 nm,b=0.4032 nm,c=0.4031 nm,V=0.06557 nm3.振子强度参数Ω2=1.77×10-20 cm2,Ω4=1.50×10-20 cm2,Ω6=0.79×10-20 cm2,δrms=0.18×10-6;4 I11/2的理论能级寿命τ=1.75 ms.样品晶体在980 nm光源激发下,发射出了很强的绿光(552 nm).研究结果表明PMN-PT:Er3+单晶是一种性能优异的新型发光晶体.     

Nd∶YTaO4的制备、结构与发光性能

为探索新型激光材料,采用高温固相反应法合成了(1at;) Nd∶ YTaO4多晶粉末,研究了其结构与发光性质.利用Rietveld方法对样品的X射线衍射谱进行精修得到晶胞参数、原子坐标等.测试了样品8K温度下的激发光谱以及8K和室温下808 nm激发的荧光光谱,对发光谱峰进行了指认,获得了Nd3+在YTaO4中的晶场能级分裂.结果表明,Nd3++的4 F3/2→4I11/2跃迁的发射截面为28.4×10-20 cm2,荧光寿命为155μs.较小的发射截面和较长的能级寿命表明Nd∶YTaO4是一种很有希望的激光二极管抽运的调Q激光材料.     

钬铥双掺氟化钇钡激光晶体的光谱性能

采用提拉法生长了钬铥双掺氟化钇钡(Ho3+∶Tm3+∶BaY2F8,Ho∶Tm:BYF)激光晶体。工艺参数:引晶温度955℃,拉速0.5 mm/h,转速5 rad/min,降温速率15℃/h。XRD分析结果表明,所生长的晶体为属于单斜晶系,C2/m空间群,并计算了晶格常数。光谱测试结果表明,最强吸收峰位于781 nm,主峰吸收截面为6.16×10-21cm2。最强发射峰位于2.06μm,半高宽约为38 nm。基于Tm3+和Ho3+能级图分析了2μm荧光发射机理,计算了主发射峰受激发射截面为4.05×10-21cm2。     

新型铝硅酸盐磷光体的结构及性能研究

以凝胶燃烧法在相对较低温度下合成了长石型的蓝白色长余辉材料Sr0.94Al2Si2O8:Eu2+0.02,Dy3+0.04,并用X射线粉末衍射(XRD)、荧光分光光度计(FL)以及扫描电子显微镜(SEM)等技术对样品的物相结构、光谱性质、微观形貌及粒度等进行了分析表征.结果发现:尿素用量、点火温度、还原温度及时间、冷却方式等工艺条件均直接影响样品的晶体结构,进而影响其发光性质.长余辉性能最佳时产物属于六方晶系及单斜晶系的混晶;其激发峰是位于290～400nm处的宽带峰;发射峰是位于380～520nm处的宽带峰,由两个发光中心构成,390nm处的发射峰归属于Dy3+的 4H21/2→6H15/2跃迁,440nm处的发射峰归属于Eu2+的4f65d1→4f7跃迁.结合XRD分析,我们认为两种发光中心是由于样品中包含两种晶型,且两种晶型的发射中心不同,六方晶系的发射中心以Dy3+为主,而单斜晶系的发射中心以Eu2+为主.1200℃还原1h后强制冷却所得样品的颗粒较细,一次粒径大约为0.5μm.     

LiCaPO_4∶Tb~(3+)材料的制备及其发光特性

采用高温固相法合成了LiCaPO4∶Tb3+绿色荧光粉,并研究了材料的发光性质。LiCaPO4∶Tb3+材料呈多峰发射,发射峰位于437 nm、491 nm、545 nm、587 nm和625 nm,分别对应Tb3+的5D3→7F4和5D4→7FJ=6,5,4,3跃迁发射,主峰为545 nm;监测545 nm发射峰,所得激发光谱由4f75d1宽带吸收(200~330 nm)和4f-4f电子吸收(330~400nm)组成,主峰为380 nm。研究了Tb3+掺杂浓度,电荷补偿剂Li+、Na+、K+和Cl-及敏化剂Ce3+对LiCaPO4∶Tb3+材料发射强度的影响,发现调节激活剂浓度、添加电荷补偿剂或敏化剂均可提高材料的发射强度。     

红色荧光粉Bi2-xZnB2O7∶xEu3+的制备及发光特性

采用高温固相反应法合成了Bi2-xZnB2O7∶xEu3+(x=0.06,0.08,0.10,0.12,0.15)红色发光材料,并对其制备工艺及发光特性进行了研究.利用XRD和SEM等对粉体进行了结构、纯度和形貌表征,同时讨论了烧结温度对其发光性能的影响得出最佳的烧结温度为680℃.在激发波长为465 nm的条件下,材料的发射峰主要位于582nm、596 nm、617 nm、656 nm和704 nm处,分别归属于Eu3+的5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)电子跃迁,其中以在617nm处的Eu3+的5D0→7F2跃迁产生的电偶极跃迁发射为最强.研究了Eu3+离子掺杂浓度对Bi2ZnB2O7∶Eu3+发光性能的影响,结果随着Eu3+离子浓度的增大,样品的发光强度先增大后减小,最佳掺杂浓度为x=0.1.     

Czochralski法生长Lu2SiO5:e晶体的发光特性

本文使用铱坩埚感应加热Czochralski法成功地生长出了无色透明且尺寸达φ50mm×60mm 的Lu2SiO5:e晶体.XRD结构分析表明, 该晶体为单斜结构.在室温下分别以X射线和紫外光为激发源测量了该晶体的发射光谱,获得的发射波长分别为403nm和420nm,光衰减时间为41ns,光产额达32000p/MeV.发射光谱的双峰结构以及晶体的发光特性证明其发光源于Ce3+离子的5d1→5F5/2 和 5d1→5F7/2跃迁.     

Er3+/Ni2+共掺双相微晶玻璃的结构与发光性能研究

采用熔融法制备了Er3+/Ni2+共掺含GdF3与Ga2O3双晶化相透明微晶玻璃.X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微(TEM)分析表明,平均粒径为34 nm的六方相GdF3和9 nm的立方相Ga2O3晶粒在玻璃基体中均匀分布.吸收与荧光光谱结果显示,EF3+位于GdF3纳米晶,Ni2+选择性地进入Ga2O3纳米晶.受益于此,在976 nm激光激发下,透明微晶玻璃具有覆盖1050 ～ 1600 nm波段的宽近红外发射带,由位于1210 nm的Ni2+∶3T2(F)→3A2(F)跃迁转变和位于1530 nm的Er3+∶4I13/2→4I15/2跃迁转变组成.     

铽-铕共掺杂的SrMoO4荧光体的制备与发光性质

本文以Na2MoO4、Eu2O3 、Tb4O7和SrCl2为主要原料,通过共沉淀法制备了Sro.95 MoO4∶xEu3+∶(0.05-x)Tb3+荧光粉.通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱分析(PL)对样品进行了表征.XRD分析结果表明产物为纯白钨矿型纯四方相SrMoO4,5;的总掺杂量没有引起基质结构的变化.样品在800℃时,发光性能最好,在223 nm紫外光的激发下,Tb3+在486 nm、543 nm、583 nm、617 nm处有一组发射峰,分别对应于Tb3+的5 D4→+7F6、5D4→7F4、5D4→7F4、5D4→7F3的跃迁.Eu3+、Tb3+共掺杂时,发射光谱中Eu3+主发射峰位于611 nm附近,归属于5D0-7F2能级跃迁发射,而位于583 nm附近的弱发射峰归属于5D0-7 F1跃迁.     

Mn2+掺杂NaScF4:Yb3+,Er3+上转换发光材料制备及性能研究

采用三氟乙酸盐高温热分解法,以稀土氧化物(RE2O3,RE=Sc,Yb,Er)、三氟乙酸(CF3COOH)、一氧化锰(MnO)和氢氧化钠(NaOH)为原料,以油胺和十八烯为混合溶剂,制备Mn2+掺杂NaScF4:18;Yb3+/2;Er3+上转换发光材料.研究了Mn2+掺杂浓度对NaScF4:18;Yb3+/2;Er3+上转换发光材料的晶相结构、微观形貌及发光性能的影响.实验结果表明:Mn2+掺杂浓度在0～5mol;范围内,所制得的产物为纯六方相NaScF4:Yb3+,Er3+晶体.当Mn2+掺杂浓度增大到10～30mol;时,样品的晶相结构并未改变,但衍射峰的强度有所降低,所制得产物的形貌由球状转变为片状.当Mn2+掺杂浓度在0～20mol;范围内,所制得的产物在980 nm激光激发下共产生3个发射峰,中心波长分别位于525 nm,555 nm和660 nm.当Mn2+掺杂浓度达到30mol;时,所制备产物的绿光发射峰几乎全部转变为波长为650～670 nm的红光发射峰.     

NaY(WO4)2∶Sm3+晶体的生长与上转换发光

用Czochralski 法生长了高光学质量、大尺寸的NaY(WO4)2∶Sm3+单晶.测量了晶体在室温下的吸收谱,对跃迁的能级进行了指认.在946nm泵浦下测量了晶体的上转换荧光发射谱.研究了NYW晶体中Sm3+上转换发光的机制.     

Gd2O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的水热-还原法制备及其上转换发光性能研究

以Gd2 O3,Yb2 O3,Er2 O3,HNO3,CO(NH2)2和C12H25SO4Na为实验原料,通过水热-还原法制备了yb3+和Er3+共掺杂的Gd2O2S∶ Yb3+,Er3+纳米粉体.通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和上转换发射光谱(UPL)分析手段对合成产物的结构、形貌和上转换发光性能进行了表征.结果表明,Gd3+∶ CO(NH2)2∶ SO2-=2∶ 1∶x的摩尔比对合成产物的结构有显著的影响,当x=1.0时合成的前驱体在90; Ar+ 10; H2混合气氛下800℃煅烧2h可获得单相Gd2 O2S纳米粉体,该Gd2 O2S粉体颗粒呈现近球形,平均颗粒尺寸约30 nm,具有一定的团聚特征.上转换发射光谱表明在980 nm红外光激发下,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+纳米粉体的上转换光谱图的主次发射峰分别位于671 nm和548 nm,归属于Er3+的4 F9/2 →4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁.Er3+的猝灭浓度为5;,Gd2 O2S∶Yb3+,Er3+的发光机制为双光子模型.     

双掺Er~(3+)/Yb~(3+)∶Sr_3La_2(BO_3)_4晶体的生长与光谱特性

采用提拉法生长了尺寸为20mm×30mm的Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体,研究了Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体的吸收光谱和荧光光谱。根据Judd-Ofelt理论分析并计算了辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数,获得的唯象参数为:Ω2=15.59×10-20cm2,Ω4=2.25×10-20cm2,Ω6=1.49×10-20cm2。在Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体中Er3+在1533nm处发射跃迁截面为7.88×10-21cm2,Er3+的4I13/2→4I15/2能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0.728ms和4.24ms,结果表明Yb3+对Er3+有敏化作用,提高了对泵浦光的吸收能力,Er3+/Yb3+∶Sr3La2(BO3)4晶体可望作为1.55μm波段的一种有潜力的激光材料。     

Gd2SiO5:Eu3+晶体的光学浮区法制备及发光性能研究

用冷等静压制多晶料棒通过高温固相法制备Gd2SiO5:Eu3+粉末,并使用光学浮区法制得晶体.对其进行微观组织结构及光谱性能测试,XRD分析表明,晶体生长方向为[001]方向;摇摆曲线和Raman分析均表明其结晶状况比粉末、料棒更好;晶体无宏观和微观缺陷;EDS及XPS分析表明晶体中无杂质成分,且XPS谱中可以观测到Gd3d5/2、Eu4d5/2光电子峰劈裂,分别对应7配位和9配位离子.UV-Vis低温吸收谱中存在Eu3+-O2-电荷转移吸收带和Gd3+4f-4f电子跃迁吸收(6D/I/PJ→8S7/2)吸收限,做(Ahν)1/2-hν曲线得到其禁带宽度为5.9 eV;样品在紫外激发下呈橘红色,并在254 nm、277 nm、365 nm、396 nm激发下可产生发射峰为583 nm、596 nm、620 nm、629 nm的红光发射(对应Eu3+的5D0→7F0,1,2,3),其中277 nm激发下强度最大;以583 nm、596 nm、620 nm、629 nm为监测波长,其激发谱在200～500 nm波段,并出现以277 nm为中心的宽谱(对应Eu-O电荷转移跃迁和Gd3+8S7/2→6IJ)以及313 nm(Gd3+8S7/2→6PJ)、396 nm(Eu3+7F0→5L6)和466 nm(Eu3+的7F0→5D3)激发锐峰.由此可知,光学浮区法可以得到质量良好的Gd2SiO5:Eu3+晶体.     

Pr3+,Tm3+共注入氮化铝薄膜的光谱特性

采用离子注入的方法在氮化铝薄膜中实现pr3和Tm3元素的单掺杂和共掺杂.以Raman光谱为主要表征手段,对离子注入过程中薄膜内部的应力变化进行研究;以阴极荧光为主要表征手段,对其低温和室温下的发光特性进行研究.Raman光谱的结果显示,离子注入过程使得薄膜内部应力下降,而退火过程使得薄膜内部应力升高.阴极荧光光谱结果显示,AIN:Pr3+主要跃迁峰位于528 nm;AIN:Tm3+主要跃迁峰位位于467 nm;AIN:Pr3+,Tm3+主要跃迁峰位位于528 nm和467 nm.AIN:Tm3+的低温光谱显示,与1I6和1D2两个能态相关的跃迁峰相对强度会随着温度出现急剧变化,由此表明在Tm3+之间存在与温度相关的相互作用.