Efficient up-conversion Yb~(3+), Er~(3+) co-doped Na_5Lu_9F_(32) single crystal for photovoltaic application under solar cell spectrum excitation

Yb~(3+)/Er~(3+)co-doped Na_5Lu_9F_(32) single crystals used as a spectral up-converter to improve the power conversion efficiency of perovskite solar cells are prepared via an improved Bridgman approach. Green and red up-conversion(UC) emissions under the excitation of near-infrared(NIR) bands of 900–1000 nm and1400–1600 nm can be observed. The effectiveness of the prepared materials as a spectral converter is verified by the enhancement of power conversion efficiency of perovskite solar cells. The sample with a UC layer is 15.5%more efficient in converting sunlight to electricity compared to the UC layer-free sample due to the absorption of sunlight in the NIR range. The results suggest the synthesized Yb~(3+)/Er~(3+)co-doped Na_5Lu_9F_(32) single crystals are suitable for enhancing the performance of perovskite solar cells.     

Tm3+/Yb3 :LiYF4单晶的高效近红外量子剪裁及其在光伏电池中的应用

采用改进的坩埚下降法成功地生长了Tm/Yb共掺氟化钇锂单晶. 该单晶体具有每吸收一个蓝色光子并能发射出2个1000 nm近红外光子的下转换发光效应. 测定了样品的激发光谱、发射光谱和荧光衰减曲线. 在465 nm蓝光激发下观察到由Yb³⁺：²F_5/2→²F_7/2能级跃迁所致的960～1050 nm 波段的发射带,此发光带源于Tm³ 对Yb³ 离子的能量下转换过程. 应用Inokuti-Hirayama模型,研究了晶体的能量转换过程,结果表明Tm³ 向Yb³ 的能量传递是一个电偶极子相互作用机制过程. 当Tm³ 与Yb³ 离子的掺杂浓度为0.49mol%与5.99mol%时,单晶的量子剪裁效率达到最大值167.5%.     

试验优化设计Er3+-Yb3+共掺杂Gd2Ti2O7上转换发光特性

采用溶胶-凝胶（Sol-gel）法制备了Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Gd₂Ti₂O₇纳米晶粉末,通过试验优化设计的理论建立了Er³⁺-Yb³⁺掺杂浓度与发光强度的回归方程,利用遗传算法优化计算出方程的最优解Er³⁺、Yb³⁺掺杂浓度分别为5.60%（物质的量分数）和13.43%。Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Gd₂Ti₂O₇纳米晶粉末为单一面心立方Gd₂Ti₂O₇相结构,随Yb³⁺共掺杂浓度增加,X射线衍射峰逐渐向高角偏移。在976 nm激光激发下,Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Gd₂Ti₂O₇获得了分别对应于Er³⁺的²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2和⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁的绿色和红色上转换发光,且绿色和红色发光均为双光子吸收过程。研究了最优样品上转换发光与温度之间的关系,发现绿色上转换发光具有优良的温度传感特性,对红色上转换发光的温度猝灭进行了解释。     

Tm3+掺杂的MFT玻璃蓝色荧光动力学

测量了Tm^3 掺杂的MFT玻璃材料的吸收光谱，J－O计算给出了该材料的光学跃迁强度参数Ωt(t=2,4,6)。测量了355nm激发下该材料的发射光谱，通过测量不同掺杂浓度Tm^3 的^1D2→^3H4和^1G4→^3H6荧光衰减曲线讨论了这两个能级寿命及荧光量子效随浓度的变化关系，计算当Tm^3 浓度的4％时引起^1D2和^1G4荧光猝灭的能量传递效率。指出了^1D2→^3H4的荧光猝灭属于电偶极－电偶极相互作用的能量传递所导致。     

Luminescent characteristics of Tm3+/Tb3+/Eu3+ tri-doped Na5Y9F32 single crystals for white emission with high thermal stability

By using an improved Bridgman method, 0.3 mol% Tm$^{3+}/0.6$ mol% Tb$^{3+}/y$ mol% Eu$^{3+}$ ($y = 0$, 0.4, 0.6, 0.8) doped Na$_{5}$Y$_{9}$F$_{32}$ single crystals were prepared. The x-ray diffraction, excitation spectra, emission spectra and fluorescence decay curves were used to explore the crystal structure and optical performance of the obtained samples. When excited by 362 nm light, the cool white emission was realized by Na$_{5}$Y$_{9}$F$_{32}$ single crystal triply-doped with 0.3 mol% Tm$^{3+}/0.6$ mol% Tb$^{3+}/0.8$ mol% Eu$^{3+}$, in which the Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) chromaticity coordinate was (0.2995, 0.3298) and the correlated color temperature (CCT) was 6586 K. The integrated normalized emission intensity of the tri-doped single crystal at 448 K could keep 62% of that at 298 K. The internal quantum yield (QY) was calculated to be $\sim 15.16$% by integrating spheres. These results suggested that the single crystals tri-doped with Tm$^{3+}$, Tb$^{3+}$ and Eu$^{3+}$ ions have a promising potential application for white light-emitting diodes (w-LEDs).     

Cr~(4+)在MgCaBa-铝酸盐玻璃中的发射及光学增益

研究了四价铬离子掺杂的MgCaBa 铝酸盐玻璃在近红外区的发射光谱 ,既有源于1E—3 A2 跃迁 ,位于1 1 8μm处的窄带 ,又有源于3 T2 —3 A2 范围在 1 1～ 1 4 μm内的宽带 ,利用ASE(AmplifiedSpontaneousEmis sion)方法研究了其增益特性 ,测量了在 63 2 8nm激发下不同激发长度下的发射光谱 ,得到其光学增益系数在1 1 8μm和 1 2 4 μm处分别为BE=( 0 7± 0 0 4 )mm-1和BT=( 0 0 5± 0 0 0 5)mm-1,并根据这种材料的光谱性质 ,对其作为近红外可调谐激光介质的可能作出评估。     

掺Er磷酸盐玻璃中红外发光特性研究

报道了一种最新型可用于1．5μm光纤通信传输介质的掺Er^3 的磷酸盐玻璃,通过对其吸收谱的测量,可看到在970nm附近有一很强的吸收峰,适合于采用LD激光泵浦。我们在发射波长为970nm的半导体激光器激发下测量了这种材料的发射谱,观察到在红外波段1540nm处在强发射峰。我们从吸收谱出发拟合出了J－O强度参数,进而计算出了Er^3 离子各相关跃迁的理论振子强度、实验振子强度及自发辐射系数,从结果可得出理论和实验是相符的。     

Ag+掺杂的立方相Y2O3:Eu纳米晶体粉末发光强度研究

采用化学自燃烧法制备了不同Ag⁺掺杂浓度的Y₂O₃:Eu纳米晶体粉末样品(［Y³⁺］∶［Eu³⁺］∶［Ag⁺］=99∶1∶X，X=0—3.5×10^-2)，以及通过退火处理得到了相应的体材料.根据X射线衍射谱确定所得纳米和体材料样品均为纯立方相.实验表明在纳米尺寸样品中随着Ag离子浓度的增加，荧光发射强度随之增加，当X=2×10^-2时达到最大值，其发光强度比X=0时提高了近50%.当Ag离子浓度继续增加，样品发光强度保持不变.在相应的体材料样品中则没有观察到此现象.通过对各样品的发射光谱，激发光谱，X射线衍射图谱，透射电镜(TEM)照片和荧光衰减曲线的研究，分析了引起纳米样品荧光强度变化的原因是由于Ag离子与表面悬键氧结合，从而使这一无辐射通道阻断，使发光中心Eu³⁺的量子效率提高；Ag⁺的引入所带来的另一个效应是使激发更为有效.这两方面原因使发光效率得到了提高.     

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。     

YZr2OZr3: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-Stokes PL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X 关键词： 氧化钇纳米晶 anti-Stokes PL 双光子吸收