新型近红外超长余辉材料Zn3Al2Ge2O10：Cr3+的发光性能

采用高温固相法制备了新型近红外长余辉材料Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺,利用X射线衍射、荧光光谱和余辉衰减曲线等对合成的样品进行了分析。结果表明：样品Zn₃Al₂Ge₂O₁₀：Cr³⁺是Ge⁴⁺取代ZnAl₂O₄：Cr³⁺尖晶石中的部分Al³⁺而形成的固溶体。在397 nm光的激发下,发射光谱主要由两个明显的窄峰叠加在Cr³⁺离子的自旋允许跃迁⁴T₂→⁴A₂辐射的宽发射带上。发光强度随着Cr³⁺离子掺杂浓度的增大和煅烧温度的升高而出现浓度猝灭及温度猝灭现象。当Zn₃Al_2-xGe₂O₁₀：xCr³⁺中的Cr³⁺离子掺杂量x为2%且煅烧温度为1 350 ℃时,样品的近红外发光及余辉强度最大。材料的余辉持续时间超过300 h,余辉发射谱峰位与荧光发射光谱中的N线一致,均位于697 nm附近。最后分析了煅烧温度对样品余辉性能的影响,并对材料的余辉机制进行了探讨。     

Yb3+/Ho3+/Tm3+三掺杂LiTaO3多晶材料的上转换发光特性

采用高温固相合成法制备了多组Yb³⁺/Ho³⁺/Tm³⁺不同物质的量分数掺杂的LiTaO₃多晶材料,测试了双掺Yb³⁺/Ho³⁺,Yb³⁺/Tm³⁺和三掺Yb³⁺/Ho³⁺/Tm³⁺的LiTaO₃多晶的X射线衍射图谱、紫外-可见吸收谱和上转换荧光发射谱。X射线衍射(XRD)结果显示,稀土离子掺杂没有改变LiTaO₃多晶的物质结构,这表明稀土离子以取代基质离子的方式进入了晶格中。样品的紫外吸收边显示,增加Ho³⁺或Tm3⁺物质的量分数会导致吸收边先红移再蓝移。在980 nm泵浦光激发下,可见光区域中出现上转换蓝光(475 nm)、绿光(545 nm)和红光(663 nm和650 nm)发射,通过改变LiTaO₃中的激活离子Ho^3+<...     

近红外光诱导下NaYbF4:Tm3+,Eu3+ 体系中Eu3+的上转换发光

利用水热法制备得到NaYbF₄:0.01%Tm³⁺,20%Eu³⁺上转换材料,利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜及光谱测试技术分别对其进行了结构、形貌以及光谱性质的表征。在980 nm近红外激光激发下,得到了Eu³⁺的可见到紫外范围的上转换荧光发射。分析表明:共掺杂NaYbF₄纳米材料中Tm³⁺到Eu³⁺离子的能量传递对布居Eu³⁺离子的激发态能级,获得Eu³⁺的上转换发光起着至关重要的作用。另外,在实验中首次获得了Eu³⁺对应于³P₀→⁷F_j (j=0,1,2)能级跃迁的上转换光发射。     

Ce3+-Cr3+共掺杂Ba3Sc4O9荧光材料的发光性能

红光-近红外光谱技术在医疗领域具有广泛的应用。但对于当下采用蓝光LED激发荧光材料实现红光-近红外光谱输出的器件结构而言,则普遍存在蓝光过剩的问题。本文提出了通过构筑Ce³⁺→Cr³⁺能量传递从而实现抑制器件蓝光输出的策略。以Ba₃Sc₄O₉为研究对象,采用Ce³⁺/Cr³⁺共掺杂,研究了其发光性能。结果表明,共掺杂的Ba₃Sc₄O₉∶Ce³⁺/Cr³⁺同时具备了红光和近红外光发射能力,发射主峰分别位于585 nm和835 nm;Ce³⁺→Cr³⁺能量传递效率达50.92%。所封装的近红外LED器件的蓝光强度下降了78%,而Cr³⁺的发射强度增至181%。     

Er3+/Nd3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃近红外发射和能量传递机理

为满足通信网络飞速发展对密集波分复用系统(DWDM)传输容量需求的不断增加,对DWDM系统核心器件掺铒光纤放大器(EDFA)性能的要求也越来越高。碲酸盐玻璃因其具有稀土离子溶解度高,声子能量低和高折射率等优点已成为替代传统掺铒石英光纤的理想材料。掺稀土碲酸盐玻璃可以作为宽带光纤放大器的理想增益介质来实现信号有效放大,因此提高掺铒碲酸盐玻璃光谱性能并拓展其放大带宽对DWDM系统扩容具有重要意义。通过Er³⁺、 Nd³⁺和Tm³⁺共同掺杂提高碲酸盐玻璃的放大带宽以获得超宽带发光。Er³⁺、 Nd³⁺和Tm³⁺分别通过跃迁产生1.55、 1.34和1.85μm波段的发光,且三个近红外发射波段基本相邻。采用三种离子共掺的方式,通过离子间发生能量传递(ET)来实现碲酸盐玻璃在连续光谱中的发光。在TeO₂-WO₃-ZnO-Na₂O-Er₂O₃碲酸盐玻璃中,先进...     

Na+离子掺杂Gd2O3 ∶ Sm3+纳米晶的发光增强

采用柠檬酸作燃烧剂,在柠檬酸-硝酸盐体系下制备了Gd₂O₃ ∶ Sm³⁺和Gd₂O₃ ∶ Sm³⁺,Na⁺纳米晶。用X射线衍射仪、透射电子显微镜、荧光光谱仪等对样品的结构、形貌和光致发光性能进行了分析。结果表明:所得纳米样品为纯立方相,晶粒尺寸约为30 nm。在室温下,用275 nm激发光激发各样品时,可观测到Sm³⁺离子 的较强发光,其主发射峰位分别位于561.5,603.5,651.5 nm,分别对应着Sm³⁺离子的⁴G_5/2→⁶H_5/2 , ⁴G_5/2→ ⁶H_7/2 和⁴G_5/2 →⁶H_9/2的电子跃迁, 其中以⁴G_5/2→⁶H_7/2 跃迁的光谱强度最强。实验表明:Na⁺离子的掺入使得Sm³⁺离子的光发射强度显著增强。对引起样品荧光强度变化的原因进行了分析。     

Er3+浓度对Er3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷上下转换发光的调控

在980 nm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。     

溶胶-凝胶法制备Bi3+,Yb3+单掺和共掺Gd2O3荧光粉及其荧光性能

利用溶胶-凝胶法制备了Bi³⁺、Yb³⁺单掺和共掺的Gd₂O₃荧光粉。研究了Gd_2-x-yO₃: Bi_x³⁺,Yb_y³⁺的制备条件并表征了Gd_2-x-yO₃: Bi_x³⁺,Yb_y³⁺的荧光性能。 由于Gd₂O₃: Bi³⁺,Yb³⁺中Bi³⁺对Yb³⁺的能量传递,Gd₂O₃: Bi³⁺,Yb³⁺在Bi³⁺的特征激发峰338 nm激发时,可以产生Yb³⁺的900~1 100 nm近红外特征发射和Bi³⁺的400~700 nm特征发射的两个波段光谱。所制备的Gd₂O₃: Bi³⁺,Yb³⁺荧光材料可将太阳光谱中硅太阳能电池吸收较弱的300~400 nm光转换成有较强吸收的500~700 nm 和1 000 nm附近的近红外光子,提高硅太阳能电池的光伏效率。     

Yb3+,Er3+双掺上转换玻璃陶瓷

制备了以PbF₂+GeO₂+WO₃SiO₂+NaF为基质组分的Yb³⁺,Er³⁺双掺稀土离子上转换发光玻璃陶瓷。采用日本产Hitachi F-4500荧光光度计,激发波长为980nm,观测到样品在550nm处出现较强的上转换发光峰,在528nm处有一个次发光峰,在650nm处有一个相对较弱的发光峰,讨论了发射光谱的特征,建立上转换发光机制,并讨论了上转换发光特征,以及基质成分、制备工艺参数、稀土离子浓度对发光性能的影响。实验中发现c(Yb³⁺):c(Er³⁺)为5:1时,上转换玻璃陶瓷的熔融温度为950℃、退火温度为380℃时,其上转换发光效率最高。     

掺杂离子对白色长余辉发光材料Y2O2S:Tb3+, Eu3+,M2+ (M=Mg,Ca, Sr,Ba),Zr4+性能的影响

采用高温固相法制备了白色长余辉发光材料Y₂O₂S:Tb³⁺, Eu³⁺,M²⁺(M=Mg, Ca, Sr, Ba), Zr⁴⁺, 利用X晶体衍射、发光光谱、余辉曲线和热释光曲线等对制备的材料进行表征。结果表明:掺杂离子没有改变样品晶体结构和发射峰的位置,但对其发光强度、余辉时间及陷阱深度有较大的影响。在263 nm紫外光的激发下,469 nm和626 nm的发射分别对应于Eu³⁺的⁵D₂→⁷F₀、⁵D₀→⁷F₂跃迁,544 nm的发射对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₅跃迁,主要通过它们的混合产生白光。掺杂不同二价离子样品的余辉性能按Mg²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺的顺序递减,其中掺杂Mg²⁺的样品,色度坐标为(0.29,0.32),陷阱深度为1.17 eV,余辉时间长达320 s(≥1 mcd/m²),表现出最佳的发光性能。     

近红外到近红外Mn2+掺杂NaYF4:Yb3+/Tm3+纳米粒子的制备及其生物成像

在反应温度为200℃、反应时间为8 h的温和条件下,采用水热法合成了近红外到近红外的Mn²⁺掺杂NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺上转换荧光纳米粒子,再以两亲性聚合物C₁₈PMH-mPEG作为亲水性配体修饰到上转换荧光纳米粒子表面,得到具有水溶性的上转换荧光纳米粒子。然后在980 nm近红外光源激发下,测量了上转换荧光纳米粒子的荧光发射光谱,在（800±10） nm附近,观察到了较强的单近红外光发射（³H₄→³H₆）。对样品进行细胞毒性实验,结果表明制得的水溶性Mn²⁺掺杂NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺纳米粒子具有良好的生物相容性。并进一步在小鼠体内进行了近红外成像,表明其在生物成像领域将会具有一定的应用前景。     

Yb3+/Er3+共掺杂TeO2-WO3-ZnO玻璃的光谱性质

制备了Yb³⁺/Er³⁺共掺杂的TeO₂-WO₃-ZnO玻璃,测量了Er³⁺在玻璃中的吸收光谱和970nmLD激发下的荧光光谱、荧光寿命和上转换光谱.计算了Yb³⁺/Er³⁺间的能量传递效率和Er³⁺离子1.5μm波段的吸收截面、发射截面,并研究了其荧光强度和上转换发光与Yb³⁺掺杂浓度间的关系.结果表明,Yb³⁺共掺杂可明显提高Er³⁺离子1.5μm发射的荧光强度,实验所得Yb³⁺离子的最佳掺杂浓度为Er³⁺离子浓度的3倍,在7.28×1020ions/cm³左右.Er³⁺离子1.5μm发射的荧光半峰全宽为67～72nm;上转换红、绿光均为双光子过程,随Yb³⁺掺杂浓度的增加,上转换红、绿光强度均增强.     

808 nm/980 nm近红外光激发下CaSc2O4:Er,Nd纳米晶的上转换发光特性(英文)

通过水热法合成了一系列CaSc₂O₄:Er³⁺,Nd³⁺纳米晶。随着Nd³⁺浓度和激发波长的变化,详细研究了CaSc₂O₄:Er³⁺,Nd³⁺氧化物在可见光和近红外(NIR)区域的发光特性。在808 nm激发下,Er³⁺离子的发光强度随着Nd³⁺离子浓度的增加出现增强。相对的红色强度也有轻微的增强。在980 nm激发下,Nd³⁺离子几乎不吸收980 nm的光子,只有Er³⁺离子的吸收和发射被发现。相对的红色强度没有变化。此外,在近红外光谱中,只观察到Er³⁺离子的发射,这与可见光光谱一致。详细的研究揭示了新型CaSc₂O₄:Er³⁺,Nd³⁺纳米晶在808 nm和980 nm近红外激发下的上转换发...     

Tm3+-Yb3+共掺杂的碲酸盐玻璃和光纤的光谱特性

研究了Tm³⁺-Yb³⁺共掺杂的碲酸盐玻璃和光纤在980nm激光二极管激发下的可见与近红外光谱性质.室温下,Tm³⁺-Yb³⁺共掺杂的碲酸盐玻璃在480,800nm处观测到了很强的上转换发光,在650nm观测到一较弱的上转换发光,它们分别来自Tm³⁺离子的¹G₄^→3H₆,³H₄^{→ 3}H₆和¹G₄^{→ 3}F₄跃迁;在1020,1810nm处观测到近红外发射,它们分别属于Yb³⁺离子的²F_5/2^→2F_7/2跃迁和Tm³⁺离子的³F₄^→3H₆跃迁.研究了其发光特性与Tm³⁺及Yb³⁺的浓度的依赖关系.此外,在980nm激光激发下,还观测到Tm³⁺-Yb³⁺共掺杂的碲酸盐玻璃光纤在1060,1470,1910nm附近的近红外发射.详细讨论了其发光机制,该材料可望用于制作蓝色上转换光纤激光器、S-波段光纤放大器以及在医疗诊断和遥感中有着广泛的应用的1.9μm光纤激光器.     

真空紫外光激发下Ce3+、Tb3+激活的BaCa2(BO3)2的发光性质

利用XRD、VUV及UV光谱等方法对Ce³⁺、Tb³⁺离子掺杂以及Ce³⁺、Tb³⁺离子共掺的3种BaCa₂(BO₃)₂荧光粉的相纯度、发光性质、浓度猝灭现象进行研究。结果表明:3种荧光粉在VUV波段有较好的吸收,基质吸收带位于140～190 nm范围。Ce³⁺在BaCa₂(BO₃)₂的最低4f5d跃迁带位置在360 nm附近,其5d→²F_J(J=5/2, 7/2)发射峰分别位于393,424 nm。Tb³⁺掺杂的样品在172 nm激发下的发射光谱由4个窄带组成,分别对应⁵D₄→⁷F_J(J=3,4,5,6)的跃迁,其中占主导位置的是⁵D₄→⁷F₅的跃迁,大约位于543 nm处,主要为绿光发射。在Ce³⁺,Tb³⁺离子共掺杂的BaCa₂(BO₃)₂光谱中,观察到Ce³⁺-Tb³⁺离子间有能量传递。     

近紫外LED用黄色荧光粉Sr3SiO5：Ce3+, Li+的发光特性

采用高温固相法快速降温合成Sr_3-2xSiO₅：xCe³⁺,xLi⁺荧光粉。用X射线衍射仪和荧光分光光度计测试荧光粉的样品结构和发光性能。在1 420 ℃下煅烧得到四方相结构的Sr₃SiO₅：Ce³⁺,Li⁺。样品的激发光谱分布于270~500 nm的波长范围,有两个激发带,峰位分别位于328 nm和410 nm,表明样品可以被近紫外光有效激发。样品的发射光谱分布于420~650 nm,发射峰位于528 nm处。在410 nm左右的近紫外光激发下,宽带发射的峰位于528 nm。Ce³⁺的最佳掺杂量x（Ce³⁺）为0.8%,并且发光强度随掺杂浓度的增加先升高后降低,出现浓度猝灭。根据Dexter能量共振理论,该浓度猝灭的原因是Ce³⁺的电偶极-电偶极相互作用。     

Na2CaSiO4∶RE3+(RE=Ce3+,Tb3+,Eu3+) 的制备及发光特性

采用高温固相法,合成了三价稀土离子(RE³⁺=Ce³⁺, Tb³⁺, Eu³⁺)掺杂的Na₂CaSiO₄(NCS)系列样品,并研究了其在紫外光激发下的发光特性。研究结果表明,Ce³⁺、Tb³⁺ 和Eu³⁺掺杂的NSC系列样品在紫外光源激发下,均呈现其特征发射,随着掺杂浓度的提高,发射强度逐渐增大。Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺的最佳摩尔分数分别为0.13、0.13和0.12,相应的色坐标分别计算为(0.17, 0.17)、(0.34, 0.58)和(0.66, 0.34),分别为很好的蓝光、绿光和红光。继续增加稀土离子的含量,发射强度降低。     

碱土金属离子对红色长余辉材料Y2O2S：Eu3+, M2+（M=Mg,Ca,Sr,Ba）,Ti4+纳米阵列发光性能的影响

采用溶胶凝胶模板法制备红色长余辉发光材料Y₂O₂S：Eu³⁺,M²⁺（M=Mg,Ca,Sr,Ba）,Ti⁴⁺纳米阵列,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光分光光度计、照度计分别研究了不同二价离子掺杂下所合成样品的物相、形貌及发光性能。结果表明：样品排列整齐有序,管径大小统一;不同的二价离子种类没有改变晶体结构和发射峰的位置,但对余辉性能有较大的影响。用324 nm波长光激发样品,由于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁,最强的红色发射峰位于626 nm处;不同离子掺杂样品的余辉性能按Ba²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Mg²⁺的顺序递加,其中二价离子为Mg²⁺ 时,余辉时间长达287 s（≥1 mcd/m²）,表现出最佳的余辉性能。     

Li+离子掺杂Gd2O3：Sm3+纳米晶的发光增强

采用燃烧法制备了Gd₂O₃:Sm³⁺和Li⁺离子掺杂的Gd₂O₃:Sm³⁺纳米晶,根据X射线衍射图谱确定所得纳米样品为纯立方相。在室温下,用275 nm和980 nm激发光激发各样品时,可分别观测到Sm³⁺离子的强荧光发射和上转换特征发射,其主发射峰分别位于560,602,650 nm处,分别对应着Sm³⁺离子的⁴G_5/2→⁶H_5/2,⁴G_5/2→⁶H_7/2和⁴G_5/2→⁶H_9/2的电子跃迁,其中以⁴G_5/2→⁶H_7/2跃迁的光谱强度最大。实验表明Li⁺离子的掺入使得Sm³⁺离子的荧光发射强度显著增加。通过对样品的XRD、TEM和激发光谱、发射光谱的研究,分析了引起样品荧光强度变化的原因。     

Eu3+/Dy3+共掺Sr3Y2(BO3)4荧光粉的发光性质研究

稀土掺杂发光材料一直是科研领域研究的热点,被广泛应用于白光LED、温度传感、显示显像、新能源和激光等领域。基质的结构对于稀土离子光致发光特性有非常重要的影响,在众多发光基质材料中,硼酸盐具有透光范围宽、光学损伤阈值高、较好的热稳定性和化学稳定性等优点。碱土-稀土金属硼酸盐Sr₃Y₂(BO₃)₄具有出色的光学性能,对其发光性能的研究具有重要意义。稀土离子Eu³⁺具4f⁶电子层,是一种典型的下转换发光中心离子,常被选作红色发光材料的激活剂。Dy³⁺具4f⁹电子层,也是一种典型的下转换发光中心离子,在紫外光激发下,在蓝色光区和橙色光区有较强的荧光发射。采用高温固相法合成了Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu³⁺/Dy³⁺荧光粉,通过XRD和SEM对样品的结构和形貌进行了表征,XRD结果表明,1 0...