存储型上转换发光材料CaS∶Eu,Sm的发光机理研究

采用低温燃烧合成(LCS)法制备了存储型上转换发光材料CaS∶Eu,Sm,并对其上转换发光机理进行了研究.研究表明:样品的激发光谱位于200～600nm之间,紫外或可见光均可有效地激发该材料来完成充能过程,且可见光激发占优势;样品的红外响应光谱范围为800～1600nm,由辅助激活离子Sm所形成的劈裂的深陷阱能级是该材料具有宽频谱红外转换特性的根本原因;样品的热释光谱高温峰值位于351.02℃,计算得到的陷阱能级深度为0.82eV,深度适中,利于激发能的储存和上转换发光的产生.     

CaS∶Eu,Sm红外上转换薄膜光谱性能分析

为研究红外上转换材料CaS∶Eu,Sm的光谱性能,搭建了实验平台,对其荧光谱、红外激励发光谱(上转换发光谱)、红外激励谱、荧光余辉衰减曲线、红外激励发光衰减曲线进行了测试.实验结果表明:CaS∶Eu,Sm可被450~550nm的光激发,荧光激发波峰位于470nm,红外响应波段为800~1 600nm,红外激励波峰为1 200nm.     

CaS∶Eu,Sm光存储材料的光谱特性

CaS∶Eu, Sm是一种典型的电子俘获型光存储材料,文章采用湿法在还原气氛中制备了CaS∶Eu, Sm粉末样品。测量了这种光存储材料的XRD、激发光谱、发射光谱、光激励发光光谱、热释光谱以及光激励发光衰减曲线。XRD结果表明样品在1 050 ℃晶格已经形成。光谱测试结果说明紫外光可激发该材料,作为信息写入光源。样品被紫外光源饱和激发后,用980 nm红外激光激励,发射出峰值位于635 nm的红光。光激励发光起初衰减较快,随后有一个较长的平缓期。且样品具有合适深度的陷阱能级,能够稳定存储信息。对CaS∶Eu, Sm的光存储机理进行了探讨。     

宽频谱红外-可见转换材料CaS∶Ce,Sm的低温燃烧合成及表征

采用低温燃烧合成(LCS)法制备出宽频谱红外-可见转换材料CaS∶Ce, Sm,研究了稀土掺杂浓度对产物红外-可见转换发光性能的影响,并对样品进行了结构和性能表征。XRD分析表明样品为立方晶系CaS晶体结构。样品的激发光谱位于200～500 nm之间,紫外或可见光均可有效激发该材料完成“充能”过程,且可见光激发占优势。样品的红外响应光谱范围为800～1 600 nm,说明CaS∶Ce, Sm材料具有宽频谱红外-可见转换效应。样品的红外-可见转换发射光谱是位于450～650 nm的宽带谱,两毗邻发射峰位于513.4和572 nm,分别对应Ce3+的2T_2g(5d)→2F_5/2(4f)和2T_2g(5d)→2F_7/2(4f)跃迁。     

电子俘获材料Eu,Sm∶CaS荧光特性的研究

研究了电子俘获材料Eu ,Sm∶CaS在室温下的荧光激发谱和荧光辐射谱。荧光激发谱由四个激发带构成 ,是由Eu2 + 的 4f7→ 4f55d跃迁和基质吸收所产生的。可见光激发下的荧光辐射谱是由一个极强的宽带和两个极弱的窄带构成 ,紫外光激发下的荧光辐射谱中不仅出现了以上三个辐射带 ,还出现了七个较强的窄带。这些荧光辐射带分别是由Eu2 + 的 4f65d → 4f7、Sm3 + 的 f→ f、Eu3 + 的 f→ f跃迁所产生的。研究还发现 ,当激剂浓度一定时 ,Eu2 + 的辐射带明显比Sm3 + 的辐射带强。     

CaS:Eu,Sm荧光粉表面二氧化硅包覆对其光激励发光特性的影响(英文)

改进了CaS∶Eu,Sm荧光粉在实时剂量计系统中的稳定性和实用性。以不同体积的正硅酸乙酯作为前驱体,采用溶胶凝胶法对CaS∶Eu,Sm荧光粉进行表面包覆。分别使用荧光分光光度计和酸度计对荧光粉的发光特性和防水特性进行表征。实验结果显示当质量分数为5%时,包覆层能明显提高荧光粉的稳定性且不影响荧光粉的发光强度。从材料的光激励发光和剂量响应测试实验中可以得出材料的退火特性以及相应的辐射剂量值。以CaS∶Eu,Sm荧光粉为基础的辐射剂量测试系统显示在0.1～300 Gy范围内具有良好的线性关系。结果显示表面包覆层明显抑制光激励发光特性,而且随着辐射剂量的增加,这种影响愈来愈显著。最后,我们提出了以光激励发光技术为基础的辐射剂量在线测试改进系统。     

SrS∶Eu,Sm光存储机理的研究

采用高温固相反应法在还原气氛下制备了SrS:Eu,Sm样品,利用荧光光谱仪测量了这种光存储材料的激发光谱和发射光谱.将样品用紫外灯(265 nm)照射激发饱和后,再用980 nm的红外激光器激励,利用荧光光谱仪测试得到了峰值位于599 nm的光激励发光光谱.此外还利用热释光谱仪测试了样品的热释光谱.探讨了SrS:Eu,Sm的光存储机理,认为引入的稀土离子在SrS的带隙中形成分裂能级.当用紫外光照射材料时,Eu的电子从基态被激发到激发态或基质材料的导带,其中一部分电子被辅助激活剂Sm的陷阱俘获,实现信息写入.当材料被与陷阱深度相当的红外光激励时,电子陷阱Sm2 俘获的电子才可能跃出俘获能级,与空穴在Eu的激发态和基态能级上复合,多余的能量以可见光的形式释放出来,实现信息读出.     

电子俘获材料Eu,Sm：CaS荧光特性的研究

研究了电子俘获材料Eu,Sm:CaS在室温下的荧光激光发谱和荧光辐射谱,荧光激发谱由四个激发带构成,是由Eu^2 的4f^7→4f^55d跃迁和基质吸收所产生的,可见光激光发下的荧光辐射谱是由一个极强的宽带和两个极弱的窄带构成,紫外光激光发下的荧光辐射谱中不仅出现了以上三个辐射带,还出现了七个较强的窄带,这些荧光辐射带分别是由Eu2 的4f^65d→4f^7,Sm^3 的f→f,Eu^3 的f→f跃迁所产生的。研究还发现,当激剂浓度一定时,Eu^2 的辐射带明显比Sm^3 的辐射带强。     

SrS:Eu,Sm荧光粉的制备及性能表征

制备了用于宽频谱红外上转换的SrS:Eu,Sm荧光粉.XRD分析表明,在1 100℃,灼烧1 h获得的SrS:Eu,Sm样品较理想,为SrS的面心立方结构;激发光谱表明,样品可被紫外和可见光有效激发;样品的荧光发射光谱由4个发射峰组成,峰值分别位于567,589,602和648 nm.红外上转换发光光谱是峰值位于595nm附近的宽带谱,样品的红外响应范围主要位于800～1 400 nm.     

显示用上转换绿色发光材料NaYF4∶Er,Yb及其特性

采用喷射微波燃烧合成法制备了上转换发光显示器中发绿光的上转换发光材料NaYF4∶Er,Yb.测试了该材料的XRD衍射图谱和发光效率.给出了该材料在1 064 nm三种激光功率激发下的发光光谱.分析了该材料的上转换发光机理,得到545 nm和662 nm峰值发光分别是Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁产生的.NaYF4∶Er,Yb具有较强的上转换绿光,同时存在的较弱的红光易于用滤色膜滤除,满足显示对三基色中绿色的要求;并且喷射微波燃烧合成法制备的该材料达到了高分辨率显示应用超细粉体的要求.     

稀土掺杂材料的上转换发光

稀土掺杂材料的上转换发光是实现光波频率转换的重要途径,也是稀土掺杂发光材料研究的重要内容。本文从介绍与上转换相关的基本概念出发,阐述了稀土离子上转换发光的发展历史;对稀土离子掺杂材料的能量传递、激发态吸收、合作敏化、合作发光、双光子吸收激发及光子吸收雪崩等上转换发光机制进行了概述,并对各机制进行了比较;对不同稀土离子掺杂体系中上转换发光的机制进行了总结;对以往研究的稀土掺杂上转换发光材料的基质,包括粉体材料、晶体材料、非晶材料进行了概括;最后对影响稀土离子上转换发光效率的因素进行了分析,提出了在上转换发光材料的设计中应重点考虑基质对泵浦光及上转换发射光的吸收、基质材料的声子能量、稀土离子的掺杂方案及泵浦途径等因素。     

稀土化合物材料上转换发光与激光的研究与进展

多年来凝聚态物质中稀土离子的发光研究一直受到重视。近年来由于半导体激光器的迅速发展与商品化以及高浓度稀土离子激光新材料研究的迅速发展，共振泵浦的紧凑全固化稀土离子固体激光器的研究在国际上已形成一个热潮；带动了固体激光研究的全面复兴。期 中上转换激光器是激光器紧凑全固化潮流的一个最新发展。它是极有的潜力的三种紧凑蓝绿激光器方案之一，弥补了半导体激光向短波长方向发展的不足与困难。它对于发展光盘技术、信     

NaYF4∶Er3+的水热合成及其紫外上转换发光性能

采用水热法制备了Er³⁺掺杂的NaYF₄上转换发光材料,X射线衍射结果表明,当反应温度为180 ℃和200 ℃时,晶体属于六方晶型和四角晶型混合相态;当反应温度为220 ℃时,该晶体属于纯六方晶型结构。SEM和TEM观察发现,晶粒为六角形,样品颗粒分散性好,平均粒径约为100 nm。荧光光谱测试结果表明,当激发波长为500 nm时,样品发射出紫外光。从Er³⁺能级图谱可以得出,Er³⁺基态电子⁴I_15/2首先跃迁到²H_11/2与⁴S_3/2能级上,随即经过能量转移上转换过程(ETU)分别发射出310 nm和340 nm的紫外光。结合Er³⁺发光机理可以推出上转换峰310 nm和340 nm均属于双光子过程。 研究结果表明,以NaYF₄为基质掺杂Er³⁺产生的紫外上转换光在生物成像、光催化发应及生物标记等方面有着广阔的应用前景。     

显示用上转换绿色发光材料NaYF4：Er，Yb及其特性

采用喷射微波燃烧合成法制备了上转换发光显示器中发绿光的上转换发光材料NaYF4:Er,Yb.测试了该材料的XRD衍射图谱和发光效率.给出了该材料在1 064 nm三种激光功率激发下的发光光谱.分析了该材料的上转换发光机理,得到545 nm和662 nm峰值发光分别是Er3+的4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁产生的.NaYF4:Er,Yb具有较强的上转换绿光,同时存在的较弱的红光易于用滤色膜滤除,满足显示对三基色中绿色的要求;并且喷射微波燃烧合成法制备的该材料达到了高分辨率显示应用超细粉体的要求.     

Er3+离子掺杂钡镓锗玻璃上转换发光机理研究

研究了Er3+离子掺杂钡镓锗玻璃的吸收光谱、拉曼光谱和上转换光谱.分析了Er3+离子在钡镓锗玻璃中的上转换发光机理.结果表明:玻璃的最大声子能量为828cm-1,紫外截止波长为275nm.采用800nm和980nmLD激发玻璃样品,在室温下观察到强烈的上转换绿光和红光发射.随着Er3+离子浓度的增加,绿光发光强度先增加后减小,而红光发光强度呈单调递增趋势.能量分析表明:800nmLD激发产生的绿光主要源于Er3+离子4I13/2能级的激发态吸收过程;红光发射主要源于Er3+离子4I13/2能级与4I11/2能级之间的能量转移过程.980nmLD激发产生的绿光主要源于Er3+离子4I11/2能级之间的能量转移过程;而红光发射主要源于Er3+离子4I13/2能级与4I11/2能级之间的能量转移过程和4I13/2能级的激发态吸收过程.通过量子效率分析,发现采用800nmLD激发Er3+离子掺杂浓度为1mol% 的样品时,上转换绿光发光效率最高.     

Er3+掺杂氟化物1550nm上转换发光材料的水热合成及发光性能

采用水热法合成了Er3+掺杂的1 550 nm氟化物上转换发光超细粉.与传统高温固相法样品相比,水热法合成的样品颗粒细小,与光电探测及成像器件耦合匹配应用时,更有利于提高器件的空间分辨率.探讨了Er3+掺杂四元氟化物1 550 nm上转换发光的物理机制,研究了Er3+掺杂浓度、反应温度及反应时间对产物上转换发光性能的影...     

纳米晶Gd2O3∶Eu3+的制备及发光性能

采用低温燃烧合成法制备了Gd2O3∶Eu3 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∶Eu3 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∶Eu3 纳米晶,随着G/M的增加,Gd2O3∶Eu3 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10～30 nm之间.立方相的Gd2O3∶Eu3 纳米晶主发射峰位置在612 nm(5D0→7F2跃迁),激发光谱中电荷迁移态发生了红移.     

CaS:Eu,Sm及其在农用转光膜上的应用原理

利用稀土直接掺杂工艺合成了一种“常光充能”型电子陷获材料CaS:Eu,Sm,它不仅具有CaS:Eu无机发光材料的荧光光谱特性,而且具有红外升频转换特性,可将0.8～1.6μm的红外光直接转换为～672nm的红光、量子效率高达76%,是一种优于CaS:Eu的光转换农膜添加剂.而共掺Eu²⁺、Sm³⁺和Cu⁺的CaS荧光粉有望成为一种性能优于光转换农膜添加剂CaS:Eu²⁺,Cu⁺、可人工模拟叶绿素吸收光谱的新型农用转光膜材料.     

基于NaYF4的近红外激发上转换发光材料的发光特性

将Yb~(3+)作为协助发光的敏化剂,Tb~(3+)和Tm~(3+)作为发光中心的激活剂分别加入到基质氟化钇钠中,通过水热合成法分别制成不同掺杂浓度的NaYF_4:Yb~(3+)/Tb~(3+)和NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)双掺杂氟化物纳米发光材料,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射以及荧光光谱等手段分别对NaYF_4:Yb~(3+)/Tb~(3+)和NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)双掺杂氟化物材料纳米颗粒的形貌及其发光特性进行了研究.实验结果表明:系列样品的X射线衍射图谱衍射峰与标准卡片吻合得很好,实验浓度范围内Yb~(3+)/Tb~(3+)和Yb~(3+)/Tm~(3+)共掺没有改变NaYF_4的晶体结构.实验得到了该材料在980 nm激光激发下的上转换发光光谱并分析了该材料的上转换发光机理,NaYF_4:Yb~(3+)/Tb~(3+)在980 nm激光激发的情况下出现的蓝光,绿光以及红光,分别对应于~5D_4→~7F_6、~5D_4→~7F_5、~5D_4→~7F_1的辐射跃迁;NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)在980 nm光源激发下出现强的480 nm的蓝光,对应的是~1G_4→~3H_6的电子跃迁能级带,在660 nm强的红光发射谱带,对应的是~1G_4→~3F_4能级跃迁辐射光.     

基于合作能量传递的Sm~(2+)离子上转换发光

报道了Sm~(2+)离子的上转换发光。在实验上证明了变价镧系离子同样可以作为上转换材料的发光中心。在近红外光的激发下,复合Ba FCl_(0.5)Br_(0.5)∶1%Sm~(2+)-Ca F_2∶1%Yb~(3+)化合物发出红色上转换发光。上转换发射光谱中位于631,644,665,689,704,729 nm的特征发射分别来自于样品中Sm~(2+)的~5D_i(i=0,1)→~7F_j(j=0,1,2)特征跃迁。根据动力学分析及光子数拟合的结果,我们将二价Sm离子的上转换过程归因于合作能量传递,即:两个同时被激发的Yb~(3+)离子合作将能量传递给一个Sm~(2+)离子。