Eu3+、Pr3+、Nd3+、Er3+掺杂锗酸铋晶体的荧光光谱

本文分别测量了四种稀土离子(Eu3+、Pr3+、Nd3、Er3+)掺杂BGO晶体的荧光光谱,并对晶体的发光机制进行了分析.结果表明,掺杂稀土元素的离子半径是影响BGO晶体发光效率的重要因素之一.     

Zn2+∶Yb3+∶LiNbO3晶体生长及光谱性能研究

采用提拉法成功生长了Zn2+(2mol;)单掺的同成分铌酸锂(Zn2+∶LiNbO3)晶体及Zn2+(6mol;)和Yb3+(1 mol;)双掺的同成分铌酸锂(Zn2∶Yb3+∶LiNbO3)晶体,晶体尺寸分别约为φ30 mm×40 mm和φ30 mm×50mm.测试了这两个晶体的XRD图谱并与标准图谱进行了比较.测量了Zn2∶LiNbO3和Zn2∶Yb3+∶LiNbO3晶体的红外透射光谱,OH-的振动吸收峰分别位于3484.2 cm-和3493.7 cm-1,表明Zn2+的掺杂浓度还都处在阈值以下.研究了Zn2+∶Yb3+∶LiNbO3晶体的室温吸收、发射光谱和荧光寿命特性,表明其是潜在的近红外激光增益介质,有望发展新型功能激光器件.     

Ce3+敏化YAG∶Nd3+单晶的近红外发光性能研究

稀土离子的近红外发光性能在光通信和太阳能利用等领域应用广泛.针对材料近红外发光性能较弱的问题,采用Ce3的敏化作用,提高Nd3+的近红外发光性能.利用提拉法生长得到大尺寸的Ce3和Nd3+共掺杂Y3Al5O12(YAG)单晶,用X-射线衍射仪对其物相进行分析,并通过透射光谱对晶体透光率和吸收性质进行了表征.通过对Ce3+的激发和发射光谱分析,初步判断Ce3+和Nd3+间的能量传递行为.并通过Nd3+近红外激发和发射光谱分析,研究Ce3+对Nd3+发光的影响.实验结果表明,由于Ce3向Nd3+的有效能量传递作用,YAG∶Ce3+,Nd3+在450 nm蓝光激发时,近红外1 060 nm发光增强1.5倍.     

LiTaO3:Cr3+晶体中Cr3+离子占位及其EPR参量的理论研究

利用Racah不可约张量算符法和Winger定理,建立了d3(C*3v)电子组态的能量矩阵及其全组态EPR理论;借助Newman的叠加晶场模型和自旋哈密顿理论,研究了EPR参量与LiTaO3:Cr3+晶体结构参数之间的定量关系.在此基础上,研究了LiTaO3:Cr3+的EPR参量及其电子光谱,理论与观测一致.定量研究表明:LiTaO3:Cr3+晶体中,Cr3+离子取代了Ta5+离子而不是Li+离子.     

水热法合成NaYF4:Yb3+-Er3+及其上转换发光性质

采用水热法合成了不同浓度Yb3+和Er3+共掺NaYF4上转换发光材料.利用X-射线粉末衍射技术鉴定了物相的纯度,结果表明,样品的XRD与NaYF4(JCPDS 28-1192)标准卡片一致,均为纯相,结晶度高.在扫描电镜的辅助下,对样品的形貌进行了表征分析,其微观形貌呈六方棱柱状,柱长7μm左右,直径3μm左右,且尺寸分布均匀.在此基础上,利用荧光分光光度计(激发光源为980 nm激光器)对样品的发光性能进行了测试,在980 nm激光器的激发下,得到了发射峰位分别位于525 nm、550 nm、660 nm组成的上转换光谱,可指认为Er3+的2 H11/2,4 S3/2→4 I15/2(绿光)和4 F9/2→4 I15/2(红光)跃迁.进一步讨论了样品发光强度和泵浦源功率之间的关系,发现绿光和红光发射均为双光子过程.     

Li+,Bi3+掺杂对Lu2O3∶Ho3+,Yb3+粉体发光性质的影响

采用高温固相法制备了Li+、Bi3掺杂Lu2O3∶Ho3,Yb3粉体.用X射线衍射仪分析了合成粉体的微结构,用场发射扫描电子显微镜观测了样品的形貌及尺寸,用紫外可见近红外荧光光谱仪分析了合成粉体的上转换发射光谱以及能级寿命.结果 表明:Li+、Bi3掺杂的Lu2O3∶Ho3,Yb3粉体,仍然保持Lu2O3立方相结构.Li+或Bi3掺杂后,合成粉体的分散性更好,颗粒更均匀,且更加接近球形,LI+掺杂后粉体颗粒尺寸明显增加.用980 nm激发,4;Li+或1.5; Bi3+掺杂后,合成粉体中Ho3的绿光光强分别提高了约3.9倍、2.8倍.随着Li+浓度的增加,合成粉体中Ho3的5S2能级寿命先增加后减小;随着Bi3浓度的增加,合成粉体中Ho3的5S2能级寿命逐渐减小.     

Ce3+单掺和Ce3+,Eu3+共掺杂CaF2晶体生长与光学特性研究

采用Bridgman方法在氩气氛保护的单晶炉内生长出了Ce3+掺杂的以及Ce3+和Eu3+共掺的CaF2晶体,利用Ce2O3和E2O3分别与氢氟酸反应合成了CeF3和EuF3掺杂试剂,对掺杂晶体生长的起始原料-特定组成的CaF2、CeF3、EuF3混合物进行了高温氟化处理,确定了掺杂晶体的物相,讨论了掺杂浓度对晶体紫外波段透过率的影响.此外,还初步分析了Ce3+和Eu3+共掺的CaF2晶体作为紫外滤光材料的可行性.     

Ba2+,Al3+,Sr2+掺杂YF3∶Ho3+,Yb3+上转换发光的研究

为了提高上转换材料在激光防伪领域的绿光发射强度,采用高温固相法制备Ba2、Al3+、Sr2+掺杂YF3∶Ho3+,Yb3+材料.通过980 nm近红外激发的上转换发射光谱,可知Ba2+、Al3+、Sr2+的掺杂都会使得晶格收缩,降低稀土离子周围晶体场的对称性,其546 nm绿光强度分别是未掺杂该金属离子样品的1.6倍、1.1倍、1.2倍.并根据X射线衍射(XRD)探究Ba2+含量对晶相的作用.通过差热分析(DTA)、上转换发射光谱、XRD、扫描电子显微镜(SEM),结果表明:对于最佳Ba2、Al3+、Sr2+掺杂含量但不同烧结温度的样品,当合成温度为940℃时发光性能、结晶度和晶粒生长较好.通过发射强度与激发电流的拟合结果,说明546 nm绿光是双光子吸收过程,并阐述980 nm激发YF3∶Ho3+,Yb3发光材料的能级跃迁过程.     

Down conversion luminescence of Tb3+–Yb3+ codoped SrF2 precipitated glass ceramics

In the Tb³⁺–Yb³⁺ codoped glass ceramics with SrF₂ nanocrystals precipitated, the energy transfer mechanism from Tb³⁺ to Yb³⁺ was investigated. The excitation power dependence of emission intensity study showed that the quantum cutting occurs during the energy transfer from Tb³⁺ to Yb³⁺ with the excitation of Tb³⁺ high energy level. However, the one-photon process is the main reason that is responsible for the Yb³⁺ infrared emission. The external quantum yields of Tb³⁺ and Yb³⁺ were evaluated by using an integrating sphere measurement system with the excitation of 377 and 488 nm lasers, which are much lower than the expected quantum efficiencies calculated from Tb³⁺ lifetimes. The external quantum yields in the glass ceramics and as-made glasses were also compared.     

Y3+/Li+和Y3+/Na+双掺杂氟化钡快响应闪烁晶体

氟化钡(BaF₂)晶体是已知响应最快的闪烁晶体,在高能物理、核物理及核医学等领域有着广泛的应用前景。抑制BaF₂晶体的慢发光成分对其工程应用至关重要。本文利用坩埚下降法制备了高Y³⁺掺杂浓度5%、8%、10%(摩尔分数)的BaF₂晶体,并采用Y³⁺与碱金属离子(Li⁺、Na⁺)共掺杂的方法形成电荷补偿阻止间隙F^-的产生,制备了双掺杂型BaF₂快响应闪烁晶体,进而基于优化的5 ns和2 500 ns时间门宽测试方法,研究了Y³⁺掺杂浓度以及Y³⁺与碱金属离子(Li⁺、Na⁺)共掺杂浓度对BaF₂闪烁晶体快/慢成分比的影响规律。结果表明,生长的高浓度Y³⁺掺杂BaF₂晶体的光学质量优异,在220 nm和300 nm处透过率分别高于90%和92%;随着Y³⁺掺杂浓度由0提高至10%,BaF₂晶体的慢发光成分显著降低,快/慢成分比由0.15提高至1.21;生长的Y³⁺/Li⁺及Y³⁺/Na⁺共掺杂BaF₂晶体的慢发光成分较Y³⁺掺杂BaF₂晶体进一步降低,快/慢成分比最高分别可达1.63和1.61。研制的双掺杂BaF₂快响应闪烁晶体有望应用于高能物理、核物理前沿实验等重要领域。     

KMgF3∶Sm2+∶Li+晶体的色心分析

利用提拉法多次生长了KMgF3∶Sm2+和KMgF3∶Sm2∶Li+晶体;在KMgF3∶Sm2晶体结构分析的基础上,通过测试和分析KMgF3∶Sm2+和KMgF3∶Sm2+∶Li+晶体的激发光谱、发射光谱以及衰减曲线,揭示了晶体的7 F0→5D0激发光谱中,680 ～ 682 nm范围内未被揭示的一个激发峰的产生机理.最后得出结论该激发峰是由Li+引起的HA色心,此结论通过355 nm紫外光照射对光谱的影响进一步得到了确认.     

掺Yb3+激光晶体的研究进展

本文简要介绍了掺Yb3+激光晶体的发展历史;从Yb3+离子的能级结构出发,阐述了掺Yb3+激光材料的特点,介绍了几种掺Yb3+激光晶体的光谱特性,简述了近年来掺Yb3+激光晶体激光性能的研究进展;对掺Yb3+激光晶体未来的发展做了展望.     

Tm3+掺杂和Tm3+/Ho3+共掺2.0μm波段激光晶体研究

2.0μm波段激光在医疗、环保和军事等领域具有十分重要的用途。采用半导体激光泵浦Tm3+掺杂及Tm3+/Ho3+共掺的晶体是实现2.0μm波段激光的主要途径。本文概述了几类用于2.0μm波段激光增益材料的典型晶体,重点介绍了本课题组近年来在探索新型2.0μm波段激光晶体方面的一些研究成果。     

Eu3+对Ba3La(PO4)3∶Dy3+白光荧光粉发光性能的影响及发光机理的研究

采用高温固相法制备了Ba3La1-x-y(PO4)3∶ xDy3+,yEu3+白光荧光粉,并通过XRD和荧光光谱性能分析手段对样品的物相组成、发光性能和发光机理进行了研究.结果表明:由于Eu3+的掺杂影响了Ba3La(PO4)3∶ Dy3+荧光粉的晶体场环境,在Dy3+的6F9/2能级与Eu3+的5D0能级间发生交叉弛豫,并通过能量共振转移,Dy3向Eu3+传递能量,Ba3La1-x-y(PO4)3∶xDy3+,yEu3+荧光粉在350 nm紫外光激发下同时出现了Dy3+和Eu3+的特征发射,发射光谱中增加了红光成分,改善了色温.实验得出Dy3+和Eu3+掺杂浓度分别为0.08和0.06时,荧光粉的发射光最接近于理想白光.     

LiBaBO3: Dy3+材料制备及发光特性研究

采用高温固相法制备了LiBaBO3: Dy3+发光材料.测得LiBaBO3: Dy3+材料的发射光谱为一多峰宽谱,主峰分别为486 nm,578 nm和666 nm;监测578 nm发射峰时所得材料的激发光谱为一多峰宽谱,主峰分别为331 nm,368 nm,397 nm,433 nm,462 nm和478 nm.研究了Dy3+掺杂浓度对LiBaBO3: Dy3+材料发射光谱及发光强度的影响.结果显示:随着Dy3+浓度的增大,黄、蓝发射峰强度比(Y/B)逐渐增大;LiBaBO3: Dy3+材料发光强度随Dy3+浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,在Dy3+浓度为3 mol;时到达峰值,其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用.     

Ce3+掺杂CsPbBr3纳米晶的制备与性能

采用热注入法制备Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶,利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis、PL、Time-resolved fluorescence spectroscopy、J-V曲线测试等对样品的晶体结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能、发光性能、荧光寿命和荧光太阳能集光器(LSC)的光学效率进行表征。实验结果表明:采用热注入法成功制备出分散性良好、平均晶粒大小为12.26 nm的立方相Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的光学带隙和荧光发射峰强度随着Ce/Pb摩尔比的增加呈现先增大后减小的变化趋势,当n(Ce)/n(Pb)=0.25时,光学带隙达到最大为2.416 eV,发光强度最强,荧光发射峰由纯CsPbBr₃纳米晶的515 nm蓝移到510 nm,Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的发光性能与稳定性均得到增强。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶与聚苯乙烯溶液制备复合薄膜型LSC器件的光学效率ηopt最高达到6.81%。     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究

采用固相烧结法制备一系列Er³⁺单掺与Er³⁺/Yb³⁺共掺0.96Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.04CaTiO₃(NBT-CT∶xEr³⁺/yYb³⁺,x=0.002~0.015,y=0.010)无铅压电陶瓷。通过X射线衍射仪和荧光光谱仪分别对样品的物相结构和上转换发光特性进行表征和分析。结果表明,样品的主晶相为NBT晶相。在波长为980 nm的近红外光激发下,Er³⁺单掺与Er³⁺/Yb³⁺共掺NBT-CT陶瓷均呈现强的以绿光为主的Er³⁺特征上转换发光。在NBT-CT∶xEr³⁺中,当x=0.010时上转换发光性能最佳;Yb³⁺能够起到敏化作用,明显增强Er³⁺的上转换发光强度。     

Na3La2(BO3)3:Tb3+的合成及其光谱特性

采用固相反应法合成了一系列掺Tb3+的Na3La2(BO3)3多晶粉末,Tb3+的最大掺杂浓度约为30mo1;.在室温下测试了Na3La2(BO3)3:Tb3多晶粉末的红外光谱、发射光谱、激发光谱和荧光寿命.结果表明:在253 nm紫外光的激发下,Tb3+在487 nm、545 nm、583 nm和621 nm处有一组发射峰,分别对应于Tb3的5D4→7FJ(J=6,5,4,3)的跃迁.研究了荧光发射强度与Tb3+浓度之间的关系,掺杂浓度小于30mo1;时,荧光发光强度随Tb3+掺杂浓度的增加而增强.