溶胶-凝胶法制备Ce3+掺杂纳米SiO2材料光致发光研究

通过溶胶-凝胶技术制备了掺杂Ce^3＋离子的纳米SiO2材料,并经较低温度下煅烧,研究其光致发光（PL）性能。X射线衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）测试结果表明该纳米材料具有非晶态结构,颗粒尺寸为20～30nm。对其光致发光谱的测定显示：经450℃低温煅烧,未掺杂SiO2样品的光致发光谱明显为多峰的宽带结构,而微量Ce^3＋掺杂的样品在230nm激发下存在着唯一的一个很强的、主峰位于346nm左右的紫外发光峰,与未掺杂SiO2及Cu^2＋掺杂SiO2样品的比较表明该发光峰并非常见的Ce^3＋离子的d-f跃迁产生的特征发光带,而是起源于SiO2中的某种本征缺陷中心。通过不同煅烧温度以及不同Ce^3＋离子掺杂量对346nm发光峰强度的影响,讨论该发光峰起源可能的结构模型。     

Tb3+和Na2WO4共掺杂SiO2材料的制备及其发光性质

通过溶胶-凝胶技术制备了稀土离子Tb3 和Na2WO4共掺杂的SiO2材料,利用DTA-TG,IR,XRD等测试手段研究了材料的结构。材料属于非晶态,800℃退火后Tb3 和Na2WO4共掺杂样品的主要结构为SiO2的网状结构。通过三维荧光光谱,荧光激发光谱和发射光谱,分析探讨了Na2WO4对掺稀土离子的SiO2体系发光性质的影响。结果显示,在230nm激发下,样品显示Tb3 的5D4—7Fj(j=4,5,6)和5D3—7Fj(j=4,5,6)发射光谱,在紫外灯的照射下,发射均匀的蓝绿色荧光,说明样品掺杂均匀且分散性较好。Na2WO4的掺入,并不影响Tb3 在SiO2基质中的发射峰的主要位置,但对发光强度有很大的影响,敏化了5D4—7F6蓝色跃迁而猝灭了5D4—7F5绿色跃迁,使材料发射蓝绿色荧光。文章通过所得的能级图,对样品的跃迁机理进行了分析。     

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4G5/2→6H5/2,4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2的电子跃迁,其中以4G5/2→6H7/2跃迁的光谱强度最大.实验表明Li 离子的掺人使得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+和Tb3+掺杂的Y2SiO5体系发光特性研究

采用溶胶－凝胶法合成了Eu^3 和Tb^3掺杂的Y2SiO5基发光材料，通过测量它们的激发光谱和发射光谱，研究了它们的发光特性，探讨了材料中Tb^3和Eu^3 两种发光中心间的能量关系。结果表明，Eu^3＋在其中的特征发射以^5D0→^7F2电偶极跃迁为，Eu^3处于非反演对称中心格位；Tb^3在其中的发射为^5D4→^7FJ(J＝4－6）跃迁发射。当Eu^3和Tb^3共存于Y2SiO5基质中时Eu^3的发射增强，Tb^3的发射减弱，存在Tb^3→Eu^3能量传递，Tb^3对Eu^3具有敏化作用。     

绿色荧光粉Sr3P4O13∶Ce3+,Tb3+的发光特性及Ce3+→Tb3+能量传递机理

采用高温固相法合成Sr_3P_4O_(13):Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪分析该荧光粉的物相组成、颗粒形貌和发光性能。结果表明:Sr_3P_4O_(13):Ce~(3+)的发射光谱和Sr_3P_4O_(13):Tb~(3+)的激发光谱在300～400 nm有重叠;在近紫外光(290 nm)激发下,该荧光粉发射出Ce~(3+)的蓝光(300～420 nm)和Tb~(3+)的黄绿光(480～500 nm和530～560 nm);当Ce~(3+)的摩尔分数为0.08,Tb~(3+)的摩尔分数从0.01增大到0.09时,Ce~(3+)的4f→5d电子跃迁将能量传递至Tb~(3+)的~5D_3能级和~5D_4能级,Ce~(3+)的发光强度逐渐降低,Tb~(3+)的发光强度逐渐增强,表明Sr_3P_4O_(13)基质中存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量传递;当掺杂Tb~(3+)的摩尔分数为0.09时,能量传递效率可高达86.46%;样品Sr_(2.61)P_4O_(13):0.24Ce~(3+),0.15Tb~(3+)的色坐标在绿光区域,因此Ce~(3+)和Tb~(3+)共掺杂的Sr_3P_4O_(13)荧光粉可作为绿色荧光材料应用于白色发光二极管。     

Ba2SiO4荧光粉中Ce3+和Eu2+的光谱性质和能量传递

采用高温固相法合成了绿色荧光粉Ba2SiO4:Ce3 ,Eu2 .测量了它们的吸收光谱、激发光谱和发射光谱,观察到了Ba2SiO4中Ce3 对Eu2 发光的敏化现象,发光的敏化作用缘于Ce3 和Eu2 之间的高效无辐射能量传递.     

稀土离子Ce,Tb掺杂硼磷酸锶荧光粉的发光性质

采用高温固相法合成了2SrO.0.84P2O5.0.16B2O3:RE3 (RE=Ce,Tb)荧光粉,研究了其中Ce3 ,Tb3 的光谱性质,以及Ce3 与Tb3 共掺杂时的能量传递现象。发现Ce3 在232,296nm处有两个激发带,发射光谱中也有两个峰,且两者重叠严重,用高斯分峰拟合得到曲线峰值分别为325,344nm,这两个发射峰可能来自于两个不同的发光中心的发射。Tb3 的激发光谱中以370nm的激发峰最强,发射光谱中同时观测到来自5D3和5D4的发射,表明在此体系中能级5D3和5D4间的无辐射跃迁过程不显著。Ce3 和Tb3 在此基质中的共掺杂存在Ce3 到Tb3 的有效能量传递。     

三价铋离子掺杂发光材料研究进展

三价铋离子(Bi³⁺)是一种优良的发光材料激活剂和敏化剂,近年来得到了广泛研究。Bi³⁺离子发光易受晶体场强度的影响,在紫外和近紫外激发下可获得覆盖整个可见光区域的丰富发射颜色及近红外发光,因而受到广泛关注,同时相关发光材料在固态照明、显示、生物医学和光学传感方面显示出良好的应用前景。本综述总结了Bi³⁺的发光特点,重点阐述了几类Bi³⁺掺杂发光材料的研究进展,并详细介绍了其发光性质与晶体结构间的构-效关系。针对Bi³⁺掺杂发光材料的发光性能精准调控与优化的关键问题,本综述讨论了组分取代、能量传递、混合价态等设计策略诱导性能调控与优化的机理。最后,我们探讨了Bi³⁺掺杂发光材料研究未来的一些挑战和机遇,以期指导pc-LED应用中新型发光材料的开发。     

掺Eu3+硅基材料的发光性质

通过溶胶－凝胶技术制备了掺Eu^3 的硅基材料并测试了其三维荧光光谱、激光谱和发射光谱，结果显示，最佳激发波波长为350nm,最强荧光波长为620nm；在350nm光激发下的发射光谱显示Eu^3 的特征发射光谱，产生4条谱带，分别是577nm(^5D0-^7F0)，588nm(^5D0-^7F1),596nm(^5D0-^7F1)和610nm(^5D0-^7F2)。     

Ce3+,Tb3+氟化物磷光体的发光性质比较

采用溶液反应和固相反应分别合成了Ｋ３ＡｌＦ６基质化合物及ＫＢＦ４：Ｃｅ,Ｔｂ和Ｋ３ＡｌＦ６：Ｃｅ,Ｔｂ等磷光体,研究了它们的光谱特性,并与ＫＡｌＦ４：Ｃｅ,Ｔｂ、ＣａＦ２：Ｔｂ和ＡｌＦ３：Ｃｅ,Ｔｂ等磷光体的发光特性进行了比较。结果发现,ＣａＦ２：Ｃｅ,Ｔｂ、ＡｌＦ３：Ｃｅ,Ｔｂ、ＫＢＦ４：Ｃｅ,Ｔｂ和Ｋ３ＡｌＦ６：Ｃｅ,Ｔｂ等磷光体中Ｃｅ＾３＋对Ｔｂ＾３＋的能量传递不能有效进行,有时Ｔｂ＾３＋起     

Yb3+敏化Tm3+掺杂氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Yb2O3浓度对Tm3 /Yb3 共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光的影响,分析了上转换发光机理。结果发现,通过980 nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的蓝光(475 nm)和微弱的红光(649 nm),分别是由于Tm3 离子1G4→3H6和1G4→3F4跃迁产生的;上转换机理分析表明,上转换蓝光和红光都是由于双光子吸收过程。随Yb2O3浓度增加,Yb3 离子寿命降低,Yb3 到Tm3 的能量转移效率增加,上转换蓝光和红光强度先增加,在Yb2O3摩尔比为3时达到最大,然后降低。分析认为,Yb3 的浓度猝灭主要是由于3H4(Tm3 )→2F5/2(Yb3 )反向能量转移的结果。结果表明Yb3 敏化Tm3 掺杂氧卤碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料。     

铝对掺铽硅基玻璃发光强度的影响

本文通过溶胶－凝胶方法法制备了掺Ｔｂ＾３＋和Ａｌ＾３＋的硅基玻璃,并研究了Ａｌ＾３＋对Ｔｂ＾３＋发光性能的影响,结果显示Ａｌ＾３＋对Ｔｂ＾３＋的发射峰的位置没有明显影响,但通过溶胶－凝胶方法掺Ａｌ＾３＋后,所有样品中Ｔｂ＾３＋的发光强度都明显增加,掺８％－１０％的Ａｌ＾３＋的Ｔｂ－硅基玻璃中Ｔｂ＾３＋的发光强度是不掺Ａｌ＾３＋的Ｔｂ－硅基玻璃中的５倍,我们推测Ｔｂ＾３＋和Ａｌ＾３＋能级之间的关系对于能量传递是比较合适的,Ａｌ＾３＋的作用是更有效地吸收能量并完全地转移给Ｔｂ＾３＋。     

Ce~(3+)和Tb~(3+)掺杂钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用高温熔融法制备Ce~(3+)或Tb~(3+)单掺和Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明:在紫外光的激发下,Tb~(3+)掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm),而Ce~(3+)掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃,在紫外光和X射线激发下均观察到Ce~(3+)离子敏化Tb~(3+)离子发光的现象,这是由于存在Ce~(3+)→Tb~(3+)的能量转移。Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%,此时Ce~(3+)离子向Tb~(3+)离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下,Ce_2O_3摩尔分数为0.2%的Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi_4Ge_3O_(12)(BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍,积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%,这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。     

高功率掺镱光纤放大器中频率上转换发光现象的研究

建立了半导体抽运的高功率掺镱双包层光纤放大器实验系统,对放大器中的频率上转换发光现象进行了理论和实验研究,分析认为实验中由光纤侧面和两端观测到的绿色荧光是处于激发态的Yb2 相互作用,同时湮没而产生的合作荧光.分别对光纤放大器信号端和抽运端输出的荧光谱进行了测量.将实验谱线与理论计算得到的合作发光谱进行了对比分析.研究了信号光和放大自发辐射对上转换发光的影响,根据速率方程推导出荧光强度与抽运功率之问的理论关系表达式,同时通过实验获得了荧光强度与抽运功率的关系曲线.     

793 nm抽运下的掺Tm3+碲酸盐玻璃的发光特性

研究了掺Tm^3 碲酸盐玻璃在793nm钛宝石激光器抽运下的发光特性，结果发现除常规的^3H4→^3H6的811nm荧光外，还存在很强的^1G4→H5的785nm二光子转换荧光以及较弱的710nm和677nm三光子上转换荧光。