氟氧化物玻璃陶瓷中铒激活中心的双光子三光子与四光子近红外量子剪裁发光

研究了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的双光子、三光子与四光子近红外量子剪裁发光.我们测量了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的X 射线衍射谱、吸收谱、从可见到近红外的发光光谱与激发光谱.当Er3+浓度从0.5％增加到2.0％,发现铒离子的4I15/2→2G7/2,4I15/2→4G9/2,4I15/2→4G11/2,4I15/2→2H9/2,4I15/2→(4F3/2,4F5/2),4I15/2→4F7/2,4I15/2→2H11/2,4I15/2→4S3/2,4I15/2→4F9/2,与4I15/2→4I9/2红外激发谱峰的强度增加了大约5.64,4.26,2.77,7.31,6.76,4.75,2.40,11.14,2.88,和4.61倍,同时,铒离子的4I15/2→2G7/2,4I15/2→4G9/2,4I15/2→4G11/2,4I15/2→2H9/2,4I15/2→(4F3/2,4F5/2),与4I15/2→4F7/2的可见激发谱峰的强度减小了1.36,1.93,3.43,1.01,2.24和2.28倍.也就是说我们发现红外发光与激发的强度都增强了2～11倍,与此相伴的可见的发光与激发强度都减小了一到三倍.而且,1 543.0与550.0 nm发光的激发谱不仅在峰值波长而且也在波峰形状上非常相近.上述实验结果证实了所看到的现象为多光子近红外量子剪裁发光现象.为了更好的分析量子剪裁的过程与机理,还测量了主要的可见与红外发光强度随激发强度的改变;发现所有可见和红外发光强度都基本上是随激发强度成线性变化关系;其中,可见的发光强度随激发强度的改变呈略大于线形一次幂的变化关系,它是由于小的激发态吸收造成的;而1 543.0 nm红外发光强度随激发强度的变化呈略小于线形一次幂的变化关系,它即是量子剪裁发光的特征现象.还发现4I9/2能级的双光子量子剪裁主要由{4I9/2→4I13/2,4I15/2→4I13/2} ETr31-ETa01交叉能量传递所导致;4S3/2能级的三光子量子剪裁主要由{4S3/2→4I9/2,4I15/2→4I13/2} ETr53-ETa01和{4I9/2→4I13/2,4I15/2→4I13/2} ETr31-ETa01交叉能量传递所导致;2H9/2能级的四光子量子剪裁主要由{2H9/2→4I13/2,4I15/2→4S3/2} ETr91-ETa05,{4S3/2→4I9/2,4I15/2→4I13/2} ETr53-ETa01和{4I9/2→4I13/2,4I15/2→4I13/2} ETr31-ETa01交叉能量传递所导致.上述研究结果对目前的全球热点新一代量子剪裁太阳能电池很有价值.     

掺铒的纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的多光子红外量子剪裁

研究了掺铒的纳米相氟氧化物玻璃陶瓷(Er(3):FOV)的红外量子剪裁现象,测量了红外和可见的Er(3):FOV的荧光光谱.结果发现光激发²H_11/2能级的⁴ I_13/2→⁴I_15/2荧光跃迁的近似量子剪裁效率已达约186.28%.计算了有关的无辐射弛豫速率、自发辐射速率和能量传递速率,分析了有关的能量传递动力学过程,发现     

铒离子在氟氧化物玻璃陶瓷中的上转换发光特性研究

用转移函数方法分析了Er^3 在铒镱共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中的上转换发光过程,Er^3 绿色辐射的上转换发光强度与泵浦激光功率的非平方关系是由于Er^3 和Yb^3 之间的强交叉驰豫过程引起的,讨论了在稀土离子共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中提高Er^3 的上转换发光强度的几种方法。     

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er~(3+)Yb~(3+)离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制（英文）

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er~(3+)Yb~(3+)离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制现象。测量了Er~(3+)Yb~(3+)双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的X射线衍射谱、表面形貌、激发光谱、吸收光谱、和发光光谱;而且也与Tb~(3+)Yb~(3+)双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的相对应的光谱参数进行了比较。发现378nm光激发样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV所导致的652.0nm红色发光强度为522nm光激发时的680.85倍和303.80倍;我们还发现378nm光激发所导致的样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的652.0nm红色发光强度为样品(C)Er(0.5%)∶FOV的491.05和184.12倍。我们还发现在378nm光激发时的样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的{978.0和1 012.0nm}红外发光强度依次分别为样品(C)Er(0.5%)∶FOV的{58.00和293.62}倍和{25.11和67.50}倍。更进一步,对于652.0nm波长发光的激发谱,发现(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的378.5nm激发谱峰强度是(C)Er(0.5%)∶FOV的大约606.02和199.83倍。同时,也发现样品(A)Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B)Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的一级量子剪裁红外1 012或978nm发光强度为样品(D)Tb(0.7%)Yb(5.0%)∶FOV的二级量子剪裁红外976nm发光强度的101.38和29.19倍。发现的该量子剪裁是目前所报道的最强的量子剪裁。因此,相信所发现的氟氧化物纳米玻璃陶瓷中Er~(3+)Yb~(3+)离子对的一级量子剪裁发光是强的可以作为量子剪裁层应用到提高晶硅太阳能电池的发电效率。研究结果也能加速对目前国际热点的下一代环保的光谱调制太阳能电池的探索。     

掺钬镱离子的氟氧化物玻璃陶瓷的一级和二级红外量子剪裁的研究

本文报道了掺钬镱离子的氟氧化物玻璃陶瓷的一级和二级红外量子剪裁的比较研究．研究发现当0G5能级到0＆能级及之间的能级被激发的时候,大多数的粒子数容易无辐射弛豫到（5F4^5S2）能级．在（0F40＆）能级,由很强的ET7-ETaYb{5F4（Ho）→5I6（Ho）,2F7／2（Yb）→2F5/2（Yb））交叉能量传递渠道,导致Ho3＋离子的粒子数被无损耗的交叉能量传递到5I6能级,同时Yb3＋离子从基态2F7／2能级被激发到2F5/2能级,它导致了两个能被晶体硅有效吸收的红外光子,即一个（1153am,1188am）的红外光子和另一个（973．0nm,1002．0nm）的红外光子,因此出现了显著的双光子一级红外量子剪裁．最后,该文计算了Ho（0．5）Yb（1）：FOV和Ho（0．5）Yb（10．5）：FOV的交叉能量传递效率为ηtr,1％Yb（5FS2）=29．2％,‰,10．5％Yb（5F4^5S2）=99．2％和它们的共合作能量传递效率为ηtr,1％Yb（5F3）=4．18％,ηtr,10．5％Yb（5F3）=75．3％;而它们的双光子量子剪裁效率的理论上限值依次为ηCR,1％Yb（5F4^5S2）=129．2％,ηCR,10．5％Yb（5F4^5S2）=199．2％和ηCO,1％Yb（5F3）=104．18％,ηCO,10.5％Yb（5F3）=175．3％．因此发现了一级红外量子剪裁有比二级红外量子剪裁高较多的概率．该项研究对太阳能电池效率的提高很有意义．     

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm（0.35）Yb（5）∶FOV的上转换发光

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm(0.35)Yb(5)∶FOV在975nm半导体激光激发下的上转换发光。发现了位于363.6,(462.6,477.0),648.7,(699.7,680.7)和(777.6,800.7nm)的几条上转换发光线,它们是Tm3 离子的1D2→3H6,1G4→3H6,1G4→3F4,3F3→3H6和3H4→3H6的荧光跃迁。为了确认它们的上转换机理,还测量了上转换发光强度F随975nm泵浦激光功率P改变的双对数曲线,结果证实了1D2能级的上转换发光部分是五光子上转换发光,而1G4能级和3H4能级的上转换发光则是三光子和双光子上转换发光。     

微晶结构对氟氧化物玻璃陶瓷发光特性的影响

制备了成分相同的Er3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃和氟氧化物玻璃陶瓷样品，x射线衍射谱和荧光光谱表明热处理后玻璃陶瓷中形成了纳米结构的微晶，根据Judd Ofelt理论计算和差热曲线分析，证实稀土离子掺入PbF2微晶中.分别计算了热处理前后微晶态部分在玻璃体中所占的比例. 关键词： 微晶结构 玻璃陶瓷 荧光光谱     

氟氧化物玻璃陶瓷中高效低阈值的红色上转换发光现象

本文报道了一种Er3 + 和Tm3 + 共掺杂新的氟氧化物玻璃陶瓷材料中高效低阈值的红色上转换发光现象。材料组份为 6 5GeO2 2 5NaF 8 5BaF 0 5Tm2 O3 1Er2 O3 (mol% ) ,文中给出了样品的制备方法。在 978nmLD激发下 ,观察到了非常强的红色上转换发光。据我们所知 ,在如此低的Er3 + 和Tm3 + 掺杂浓度下实现了如此之强的红色上转换发光 ,文献中未见报道 ;更令人惊奇的是在 2 0 0mA工作电流 (此时功率为 3 5mW )LD激发下 ,激发的功率密度为 170mW·cm-2 ,其红色光仍裸眼可见。讨论了这种高效低阈值上转换发光的机理。研究了LD的工作电流与上转换发光强度的关系     

含CsPbBr_3钙钛矿量子点的硅酸盐基氟氧化物玻璃陶瓷的制备及其发光性能

采用热处理烧结方法制备了含CsPbBr_3钙钛矿量子点的硅酸盐基氟氧化物玻璃陶瓷(SiO_2-Al_2O_3-Li_2O-AlF_3-LiF)。通过X射线衍射分析了玻璃的自析晶现象与量子点生长之间的关系;TEM透射电镜分析了量子点的形貌特征;荧光光谱、吸收光谱和CIE色坐标等表征分析了量子点的发光特性。结果表明,最佳条件制备得到的含CsPbBr_3量子点的玻璃陶瓷材料可实现512 nm强绿光发射,半峰宽22.80 nm。将该玻璃陶瓷与365 nm紫外芯片封装构建绿光发光二极管(LED),有望替代绿色荧光粉成为新型固体发光领域的关键材料。     

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er3+Yb3+离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er3+Yb3+离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制现象。测量了Er3+Yb3+双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的X射线衍射谱、表面形貌、激发光谱、吸收光谱、和发光光谱;而且也与Tb3+Yb3+双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的相对应的光谱参数进行了比较。发现378 nm光激发样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV所导致的652.0 nm红色发光强度为522 nm光激发时的680.85倍和303.80倍;我们还发现378 nm光激发所导致的样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的 652.0 nm红色发光强度为样品(C) Er(0.5%)∶FOV 的491.05和184.12倍。我们还发现在378 nm光激发时的样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的{978.0和1 012.0 nm}红外发光强度依次分别为样品(C) Er(0.5%)∶FOV 的{58.00和293.62}倍和{25.11和 67.50}倍。更进一步,对于652.0 nm波长发光的激发谱,发现(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的378.5 nm激发谱峰强度是(C) Er(0.5%)∶FOV的大约606.02和199.83倍。同时,也发现样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的一级量子剪裁红外1 012或978 nm发光强度为样品(D) Tb(0.7%)Yb(5.0%)∶FOV的二级量子剪裁红外976 nm发光强度的101.38和29.19倍。发现的该量子剪裁是目前所报道的最强的量子剪裁。因此,相信所发现的氟氧化物纳米玻璃陶瓷中Er3+Yb3+离子对的一级量子剪裁发光是强的可以作为量子剪裁层应用到提高晶硅太阳能电池的发电效率。研究结果也能加速对目前国际热点的下一代环保的光谱调制太阳能电池的探索。     

氟氧化物玻璃陶瓷中交叉能量传递与荧光防伪的初步研究

研究了Yb³⁺Er³⁺共掺和Er³⁺单掺氟氧化物玻璃陶瓷材 料的稳态发光行为,对氟氧化物玻璃陶瓷(FOV),氟氧化物玻璃(FOG)和氟化物玻璃(ZBLAN) 中Yb³⁺Er³⁺的交叉能量传递效应也进行了细致的研究.发现在377nm 紫外光激发⁴G_11/2能级的情况下,由于Yb³⁺对Er ³⁺的交叉能量传递,仅在 关键词： 交叉能量传递 氟氧化物玻璃陶瓷 荧光防伪     

碲化物发光玻璃中银纳米颗粒表面等离激元增强铒离子发光的研究（英文）

有趣的贵金属表面等离激元的光学性质,尤其是在发光增强领域的表现,使得它已经成为全球的一个研究热点。表面等离激元就是光与贵金属中的自由电子相互作用时,自由电子和光波电磁场由于共振频率相同而形成的一种集体振荡态。该文研究了碲化物玻璃中银纳米颗粒的表面等离激元共振增强铒离子的发光。我们测量了吸收谱、激发谱、发光谱以及荧光寿命。首先,我们挑选365.5和379.0 nm吸收峰作为激发波长测量了385～780 nm波长范围的可见发光光谱,发现有4个发光峰,依次位于408.0, 525.0, 546.0和658.5 nm,容易指认出它们依次为铒离子的~2H_(9/2)→~4I_(15/2),~2H_(11/2)→~4I_(15/2),~4S_(3/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)的荧光跃迁;可以计算出[80 nm平均粒径纳米银的Er~(3+)(0.5%)Ag(0.2%):碲化物玻璃的样品A]的上述4个可见发光的峰值强度是[Er~(3+)(0.5%):碲化物玻璃的样品C]的大约1.44～2.52倍。同时,[50 nm平均粒径纳米银的Er~(3+)(0.5%)Ag(0.2%):碲化物玻璃的样品B]的上述4个可见发光的峰值强度是样品C的大约1.08～1.55倍。随后,我们挑选365.5和379.0 nm吸收峰作为激发波长测量了928～1 680 nm波长范围的近红外发光光谱,发现近红外波段有两个发光峰,位于979.0和1 530.0 nm,容易指认出它们依次为铒离子的~4I_(11/2)→~4I_(15/2)和~4I_(13/2)→~4I_(15/2)的荧光跃迁;同样可以计算出样品A的上述2个近红外发光的峰值强度是样品C的大约1.43～2.14倍。同时,样品B的上述2个近红外发光的峰值强度是样品C的大约1.28～1.82倍。因此,发光的最大增强大约是2.52倍。从荧光寿命动力学实验,我们发现样品A的荧光寿命为τ_A(550)=43.5μs,样品B的荧光寿命为τ_B(550)=43.2μs,样品C的荧光寿命为τ_C(550)=48.6μs。这些实验结果证实了τ_A≈τ_Bτ_C。它意味着样品(B)相对于样品(C)的发光增强是源于自发辐射增强效应。然而,它也意味着样品(A)相对于样品(B)的发光增强是源于纳米银颗粒的粒径尺寸r效应。也就是说当粒径尺寸r增大的时候,散射截面C_s和r~6成正比,而吸收截面C_a和r~3成正比,因此散射截面C_s增大的速度会远大于吸收截面C_a增大的速度,而散射截面C_s是荧光增强的原因,吸收截面C_a是荧光减弱的原因,所以随着银纳米颗粒尺寸的增大,其散射截面占主要部分,当发光材料和金属表面等离子体SP发生耦合时,能量快速的转移到金属表面等离子体SP上,而后被散射到远场,这有利于增强荧光。其综合的结果就导致了发光强度会随r的增大而增强。上述实验的结果对太阳能电池的光伏发电和生物物理应用等领域都有着很好的应用前景。     

掺Er~(3 )氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光

研究了ErYb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光现象 ,发现其上转换机理主要是Er3 与Yb3 离子间的能量传递上转换而不是Er3 离子的步进多光子吸收 .研究发现由于稀土离子优先富集到PbxCd1-xF2 微晶中 ,形成数个稀土离子组成的耦合团 ,使其存在强烈的团簇效应 ,一方面导致了上转换荧光非常强 ,另一方面也导致了上转换荧光随抽运激光功率的对数变化F P曲线存在逐渐弯曲的“典型”饱和现象 .还发现在ErYb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷中 ,两个处在激发态的Yb3 离子形成了团簇的耦合态2 F25/ 2 F5/ 2 (Yb3 Yb3 ) ,它在 96 6nm激光产生的一种全新的上转换合作辐射荧光     

ErYb:氟氧化物玻璃陶瓷的上转换发光特征饱和现象的综合分析

研究了Er3+和Yb3+双掺的氟氧化物玻璃陶瓷在966 nm激光激发下的上转换发光的饱和现象。详细的分析发现了它存在一种能量扩展导致的“特征饱和现象”,也就是说上转换发光强度I随激光功率P而改变的双对数曲线的斜率随着激光光斑的增大而明显增大至正常的多光子关系。还发现布居耗空所导致的“典型饱和现象”也有较大的影响,它导致了logI-logP曲线会随着激光功率的增加而逐渐弯曲,而激光功率的减小会导致“典型饱和现象”也减小甚至完全消失。     

Ho3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷的上转换发光特性

以52SiO_2-8Na_2CO_3-16Al_2O_3-33NaF-3LuF_3-0.15Yb_2O_3-0.03Ho_2O_3的配比方式,在1 500℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线强度参数Ω_λ(λ=2,4,6),从而计算出理论振子强度和实验振子强度,二者的均方根差为δ_(rms)=8.23×10~(-7)。计算了Ho~(3+)的各个能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。结果表明:(1)~5I_7级寿命较长,为0.28 ms,适合作为上转换中间能级;(2)~5I_6→~5I_8能级的跃迁分支比为90.90%,可用于产生1 167 nm的激光。在980 nm红外激光的激发下,Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的玻璃陶瓷具有强绿色(550 nm)上转换荧光和较强红色(650 nm)上转换荧光,绿光和红光分别对应~5S_2,~5F_4→~5I_8和~5F_5→~5I_8的能级跃迁。根据上转换发射功率与980 nm LD激光器功率的关系估算出跃迁过程吸收光子数目分别为2.16和2.18,由此确定出该跃迁过程为双光子吸收过程。结果表明,玻璃陶瓷在绿色上转换发光材料中具有潜在的应用价值。     

掺Er3+氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光

研究了ErYb共掺的氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光现象,发现其上转换机理主要是 Er³⁺与Yb³⁺离子间的能量传递上转换而不是Er³⁺离子 的步进多光子吸收.研究发现由于稀土离子优先富集到Pb_xCd_1-xF2微晶中,形成数个稀土离子组成的耦合团,使其存在强烈的团簇效应,一方面导 致了上转换荧光非常强,另一方面也导致了上转换荧光随抽运激光功率的对数变化F-P曲线 存在逐 关键词： 直接上转换敏化 氟氧化物玻璃陶瓷 上转换合作辐射荧光     

Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃陶瓷的直接上转换敏化发光

本文首次研究了掺杂Ｔｍ（０．１）Ｙｂ（１０．９）氟氧化物玻璃陶次居９６６ｎｍ半导体激光激发下的直接上转换敏化发光现象。测量艰现存在很强的＾１Ｇ４→＾３Ｈ６的４７７ｎｍ的三光子和＾３Ｆ４→＾３Ｈ６的７９９．５ｎｍ双光子上转换荧光以及较弱的＾１Ｄ２→＾３Ｈ６的３６１ｎｍ,＾１Ｄ２→＾３Ｈ４的４４９．５ｎｍ,＾１Ｇ４→＾３Ｆ４的６４７．０ｎｍ和＾３Ｆ３→＾３Ｈ６的多个上转换发光。     

耗散子运动方程与福克-普朗克量子主方程（英文）

发展非线性耦合环境下精确、非微扰的量子耗散方法仍然是一个巨大的挑战.本文针对线性和二次耦合热浴模型,介绍了两种刻画系统与环境耦合动力学的有效方法.一个是耗散子运动方程(DEOM)理论,最近己被扩展到处理非线性耦合环境.另一个是推广的福克-普朗克量子主方程(FP-QME)方法,将在这项工作中基于DEOM推导给出.本文对这两种方法进行了详细的比较,并重点介绍了所涉及的准粒子图像、物理含义以及实现方案.     

非对称量子点中极化子相互作用能的温度效应（英文）

采用改进的线性组合算符法研究了非对称量子点中强耦合极化的性质,分别得到了平均声子数和相互作用能与温度之间的关系.结果表明平均声子数和相互作用能都是温度的增函数.在相同温度下,横向受限强度对相互作用能的影响比纵向受限强度对相互作用能的影响大.