可调谐激光晶体Cr:GSGG的光谱分析及晶场参数计算

用提拉法成功生长出了优质的Cr3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体,测定了室温下的吸收光谱和不同温度下的荧光光谱,计算了晶场参数,发现荧光峰值及晶场参数与以前文献报道的均不相同.吸收光谱中,在458.5nm和642.5nm出现了较强的宽带吸收峰,分别对应于Cr3+的4A2→4T1和4A2→4T2的吸收跃迁,在678nm处又叠加了一个非常弱的吸收峰,对应于4A2→2T1的吸收跃迁.测试了晶体从7K到室温的荧光光谱和荧光寿命,在650～850nm范围内出现了宽带荧光,对应于Cr3+的4T2→4A2的发射跃迁.随着温度的升高,荧光峰向长波方向移动,荧光峰半高宽增大,室温下其荧光峰值在732nm,半高宽约为80nm.低温(7K)下的荧光谱中,在694nm处观察到了尖而锐的R线(零声子线),对应于Cr3+的2E→4A2的发射跃迁.由于温度猝灭效应,随着温度升高,晶体的荧光寿命降低,室温下荧光寿命约为114μs.计算了晶场强度参数Dq/B=2.49,4T2零声子能级与2E能级的间距△E为204cm-1,这些参数表明Cr3+处在较弱的晶场中,有利于4T2→4A2的宽带跃迁,Cr:GSGG晶体是较为理想的可调谐激光工作物质.     

坩埚下降法生长近化学计量比Cr∶LiNbO_3晶体及光谱研究

以K2O为助熔剂,在较大的温度梯度(60～80℃/cm)条件下进行引种和晶体生长,应用坩埚下降法技术生长了Cr3+掺杂的近化学计量比的LiNbO3晶体。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析了晶体的主要成分,其中Cr3+、Li2O、Nb2O3的含量分别为0.62mol%、49.23mol%和50.15mol%,并在FT-IR谱中观察到了因组分变化引起的OH-伸缩振动的变化。测定了晶体的吸收与发射光谱,观测到Cr3+在晶体中有两个宽且强的吸收带及两个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为480nm与658nm,对应于Cr3+的4A2→4T1与4A2→4T2两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁,并观测到了微弱的684nm和728nm的R线吸收。同时测定了Cr3+∶LiNbO3晶体在670nm激发下的荧光光谱,是由4T2→4A2跃起所产生的850～1150nm的宽带荧光发射发光带,此发光带是由于取代Li+与Nb5+格位的Cr3+的4T2→4A2能级跃起的复合发光所致,并计算了该晶体的晶场强度以及Racah参数等。     

Ti:Al2O3透明多晶陶瓷光谱特性分析

采用传统无压烧结工艺制备出透明性良好的掺Ti氧化铝陶瓷;测定了该陶瓷的吸收光谱、荧光光谱和激发光谱.结果表明,掺Ti氧化铝透明陶瓷样品在Mg与Ti掺入离子的摩尔比(NMg/NTi)较小时,表现出Ti3+离子的490nm特征吸收峰,即2T2→2E跃迁产生的宽带吸收;NMg/NTi较大时,陶瓷样品吸收光谱中不存在Ti3+离子吸收,其250nm处吸收为O2-→Ti4+的转移吸收.掺Ti氧化铝透明陶瓷样品Ti3+离子的发射谱线与单晶的相吻合,同时Ti3+在氧化铝陶瓷中分布很均匀,且Ti3+浓度较高时仍处于未畸变的八面体格位当中.氢气氛下烧结的陶瓷样品因MgO添加剂的存在而在410nm处产生Ti4+离子荧光发射;而280nm、420nm左右的荧光发射分别是由F+和F心造成的.     

Bi_4Si_3O_(12):Sm~(3+)荧光粉的制备及发光性能的研究

采用溶胶凝胶法制备了Bi_4Si_3O_(12):Sm~(3+)荧光粉体,并用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱(PL)对Bi_4Si_3O_(12):Sm~(3+)荧光粉的结构和发光性能进行表征。研究发现:在850℃煅烧下得到Bi_4Si_3O_(12)纯相;PL谱表明该粉体从近紫外到蓝光范围内都可以得到有效激发。在紫外光激发下,产物有4个发射峰,分别位于468 nm和563 nm,600 nm,649 nm,归属于Bi~(3+)的3P1→1S0跃迁和Sm~(3+)的~4G_(5/2)→~6H_J(J=5/2,7/2,9/2)能级跃迁,并对Bi~(3+)和Sm~(3+)之间的能量传递机制进行讨论。在467 nm的蓝光激发下粉体呈现橙黄色发光,发射峰来源于Sm~(3+)的~4G_(5/2)→~6H_J特征辐射跃迁,且最强发射峰位于563 nm处,Sm~(3+)的最佳掺杂浓度为3mol%。     

Er3+/Ni2+共掺双相微晶玻璃的结构与发光性能研究

采用熔融法制备了Er3+/Ni2+共掺含GdF3与Ga2O3双晶化相透明微晶玻璃.X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微(TEM)分析表明,平均粒径为34 nm的六方相GdF3和9 nm的立方相Ga2O3晶粒在玻璃基体中均匀分布.吸收与荧光光谱结果显示,EF3+位于GdF3纳米晶,Ni2+选择性地进入Ga2O3纳米晶.受益于此,在976 nm激光激发下,透明微晶玻璃具有覆盖1050 ～ 1600 nm波段的宽近红外发射带,由位于1210 nm的Ni2+∶3T2(F)→3A2(F)跃迁转变和位于1530 nm的Er3+∶4I13/2→4I15/2跃迁转变组成.     

退火处理对ZnO薄膜发光特性的影响

用脉冲激光沉积法(PLD)在MgO(100)、α-Al2O3(0001)和MgAl2O4(111)衬底上沉积了ZnO薄膜,测量了它们的发射光谱,观察到430nm的蓝光发射,并研究了退火、衬底和激发波长对ZnO薄膜这一蓝光发射的影响.指出ZnO薄膜中430nm的蓝光发射是由锌填隙原子缺陷能级到价带顶能级间的跃迁以及电子从氧空位浅施主能级到价带顶能级间的跃迁两种机理共同作用的结果.在MgO衬底上沉积的ZnO薄膜在350nm光激发下蓝光发射峰最强.     

低温燃烧法制备Nd:YGG纳米粉体

以柠檬酸为燃料,采用低温燃烧法制备了Nd:YGG纳米粉体,利用XRD、红外光谱、SEM及荧光光谱等测试方法对粉体的结构、形貌及荧光性能进行了表征.结果表明,锻烧温度为900℃时粉体已形成Nd:YGG纯相;Nd:YGG粉体平均粒径约为30nm;粉体的最强荧光发射峰位于1064.94tmt,是Nd3+的4F(3/2)→4I(11/2)能级跃迁导致的荧光发射.     

稀土Tm3+/Yb3+共掺杂氟氧化物上转换可见发光

制备了稀土Tm3+/Yb3+共掺杂氟氧化物上转换发光材料(60TeO2-10AlF3-10PbF2-10NaF-2Tm2O3-8Yb2O3),在980nm红外光泵浦激发下,测量了样品的吸收谱、上转换荧光发射谱和上转换发光强度与激光泵浦功率的对数关系.观察到峰值为477nm蓝光和651nm红光可见发射,分别是稀土Tm3+的激发态1G4→3H6,1G4→3F4跃迁;在806nm附近,观察到较强的红外发射(3H4→3H6),分析了稀土Tm3+/Yb3+共掺杂氟氧化物上转换可见发射机制,证实了稀土Tm3+上转换发射是在稀土Yb3+的敏化作用下,通过能量传递(ET)和激发态吸收(ESA),实现了激发态1G4向基态3H6、激发态3F4跃迁的三光子吸收过程和激发态3H4→3H6的双光子吸收过程.     

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.     

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.     

NaY(WO4)2∶Sm3+晶体的生长与上转换发光

用Czochralski 法生长了高光学质量、大尺寸的NaY(WO4)2∶Sm3+单晶.测量了晶体在室温下的吸收谱,对跃迁的能级进行了指认.在946nm泵浦下测量了晶体的上转换荧光发射谱.研究了NYW晶体中Sm3+上转换发光的机制.     

新型稀土发光材料Sr3-xMgSi3O10:Tb3+x的合成及性质

采用凝胶-燃烧法,在活性炭弱还原气氛下合成了新型荧光粉Sr3-xMgSi3O10: Tb3+x,通过热分析仪、红外光谱、X射线粉末衍射、X射线能量色散谱仪及荧光分光光度计等对产物的形成过程、结构、组成及发光性质进行了分析和表征.结果表明:干凝胶起火燃烧得前驱物,经900 ℃还原热处理即可得目标产物,其晶体结构与Sr2MgSi2O7相似,同属四方晶系.Sr3-xMgSi3O10: Tb3+x的激发光谱为一位于200～300 nm的宽带,主激发峰在249 nm左右;发射光谱由491 nm, 544 nm, 586 nm, 624 nm等一系列窄带发射峰组成,归属于Tb3+的5D4到7FJ (J=6,5,4,3)的跃迁.主发射峰位于544 nm,对应于Tb3+的5D4→7F5的能级跃迁,导致一种黄绿光发射.研究发现:还原温度及Tb3+掺杂浓度对发光强度有着重要的影响,并对浓度猝灭机制进行了探讨.     

Sc2O3: Nd,Sc2O3:Yb纳米粉体的制备和光致发光

以反滴定共沉淀方法制备了Sc2O3:Nd、Sc2O3 :Yb纳米粉体,用热重、差热分析、X射线衍射对前驱体相变及粉体结构进行了研究,并研究了其光致发光.Sc2O3:Nd、 Sc2O3:Yb前躯体的热重和差热曲线分别在73 ℃、77 ℃与434 ℃、436 ℃出现了明显的热失重和吸热峰,结合XRD表明约在450 ℃,前驱体粉体经γ-ScOOH相转变为立方Sc2O3相.Reitveld方法精修给出Sc、O的原子坐标.结果表明,掺杂离子导致了晶格畸变.在825 nm光激发下,粉体Sc2O3 :Nd的1084 nm主荧光峰为Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁;在937 nm光激发下,粉体Sc2O3:Yb的1044 nm主荧光峰为Yb3+的2F5/2→2F7/2跃迁.Sc2O3:Nd、Sc2O3:Yb的发光光谱表明激活离子处于较强晶场中,Stark能级分裂大,有利于降低Yb3+的激光阈值、提高激光热稳定性.     

ZnSe和Cr∶ ZnSe单晶的温梯法制备及光学性能研究

采用温度梯度法(TGT)生长了直径为32 mm大尺寸ZnSe晶体.对生长出的ZnSe单晶进行了光学性能分析.采用磁控溅射方法在ZnSe晶体上镀铬膜,通过热扩散方法成功制备出中红外Cr∶ ZnSe激光晶体,并研究了Cr∶ZnSe晶体的光谱性能.吸收光谱测试观察到了Cr2+(3d4)取代四面体配位Zn2的5T2→5E能级的跃迁在1800nm的吸收带.77 K低温的光致发光光谱表明Cr∶ ZnSe晶体具有中心波长位于2.2 μm的宽谱带发射特征.     

铕离子掺杂的钼酸镉红色荧光粉的合成与光谱性质

为了优化荧光粉合成工艺条件,本文以Cd(NO3)2.4H2O和Na2MoO4.2H2O为原料,采用沉淀法制备Eu3+掺杂的CdMoO4微纳米颗粒。在300℃下,分别对样品保温1 h,3 h,5 h,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)、荧光光谱分析(PL)对样品进行了表征。XRD分析结果表明产物为纯白钨矿型纯四方相CdMoO4。固定发射波长在615 nm,样品激发波长在333 nm左右出现最强锋,在534 nm、464 nm、394 nm处的锐激发谱线分别对应Eu3+的7F0→5D1、7F0→5D2、7F0→5L6的跃迁,在333 nm光激发时,主发射峰位于615 nm附近,归属于5D0→7F2能级跃迁发射,而位于589 nm附近的弱发射峰归属于5D0→7F1跃迁。     

花状NaLa(MoO4)2∶Eu3+,M(M=Gd3+,Ti4+)红色荧光粉的水热合成及发光性能

以乙二醇和水的混合溶液为溶剂,采用水热法合成了花状的NaLa(MoO4)2∶Eu3+红色荧光粉.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光分光光度计等手段对产物进行了分析和表征.结果表明:产物NaLa(MoO4)2∶Eu3+属于四方晶系白钨矿结构.样品分散性好,粒度均匀,呈花状结构.样品的激发光谱分为两部分:位于250～350 nm的宽激发带归属于Eu-O,Mo-O之间的电荷迁移;350～500 nm的系列尖锐峰归属于Eu3+的f-f跃迁.样品的发射光谱中主发射峰位于615 nm处,归属于Eu3的5 Do→7R电偶极跃迁.此外,共掺杂适量的Gd3+或Ti4能够有效敏化Eu3+的发光,明显增强了615 nm的红光发射.     

新型稀土发光材料Sr_(3-x)MgSi_3O_(10)∶Tb_x~(3+)的合成及性质

采用凝胶-燃烧法,在活性炭弱还原气氛下合成了新型荧光粉Sr3-xMgSi3O10∶Tb3x+,通过热分析仪、红外光谱、X射线粉末衍射、X射线能量色散谱仪及荧光分光光度计等对产物的形成过程、结构、组成及发光性质进行了分析和表征。结果表明:干凝胶起火燃烧得前驱物,经900℃还原热处理即可得目标产物,其晶体结构与Sr2MgSi2O7相似,同属四方晶系。Sr3-xMgSi3O10∶Tb3x+的激发光谱为一位于200～300nm的宽带,主激发峰在249nm左右;发射光谱由491nm,544nm,586nm,624nm等一系列窄带发射峰组成,归属于Tb3+的5D4到7FJ(J=6,5,4,3)的跃迁。主发射峰位于544nm,对应于Tb3+的5D4→7F5的能级跃迁,导致一种黄绿光发射。研究发现:还原温度及Tb3+掺杂浓度对发光强度有着重要的影响,并对浓度猝灭机制进行了探讨。     

NaMn3 F10∶Yb/（Er,Tm,Ho）纳米颗粒的制备及光谱研究

由于具有毒性低、稳定性好、发光强度高等优点,稀土上转换纳米颗粒在细胞成像和标记方面具有十分广泛的应用前景。本文采用了常规的热分解法,制备了粒径均一、均匀分散的NaMn3 F10∶Yb/( Er,Tm,Ho)上转换纳米颗粒。研究表明,制备的纳米颗粒的粒径都在10 nm以下。 NaMn3 F10∶Yb/Er和NaMn3 F10∶Yb/Tm纳米颗粒在980 nm连续激光的激发下分别发射660 nm和800 nm的单色光,这主要归因于Mn2+离子4 T1能级可以作为中间过渡能级,将Er3+离子2 H11/2能级和4 S3/2能级上的光电子通过非辐射的方式转移到2 F9/2能级上,降低2 H11/2能级和4 S3/2能级上的光电子数同时增加2 F9/2能级上的光电子数,使2 F9/2与4 I15/2基态能级产生较大的粒子数反转,以产生较强的波长为660 nm光辐射。通过对NaYF4∶Yb3+20;,Er3+2;纳米颗粒中掺杂Mn2+离子的研究发现,随着Mn2+离子掺杂浓度的提高,该纳米颗粒的发光颜色从绿色逐渐向红色转变,光谱中红绿光的强度比逐渐升高,在Mn掺杂浓度为58;时即可得到纯红光发射的上转换纳米颗粒。     

Gd2SiO5:Eu3+晶体的光学浮区法制备及发光性能研究

用冷等静压制多晶料棒通过高温固相法制备Gd2SiO5:Eu3+粉末,并使用光学浮区法制得晶体.对其进行微观组织结构及光谱性能测试,XRD分析表明,晶体生长方向为[001]方向;摇摆曲线和Raman分析均表明其结晶状况比粉末、料棒更好;晶体无宏观和微观缺陷;EDS及XPS分析表明晶体中无杂质成分,且XPS谱中可以观测到Gd3d5/2、Eu4d5/2光电子峰劈裂,分别对应7配位和9配位离子.UV-Vis低温吸收谱中存在Eu3+-O2-电荷转移吸收带和Gd3+4f-4f电子跃迁吸收(6D/I/PJ→8S7/2)吸收限,做(Ahν)1/2-hν曲线得到其禁带宽度为5.9 eV;样品在紫外激发下呈橘红色,并在254 nm、277 nm、365 nm、396 nm激发下可产生发射峰为583 nm、596 nm、620 nm、629 nm的红光发射(对应Eu3+的5D0→7F0,1,2,3),其中277 nm激发下强度最大;以583 nm、596 nm、620 nm、629 nm为监测波长,其激发谱在200～500 nm波段,并出现以277 nm为中心的宽谱(对应Eu-O电荷转移跃迁和Gd3+8S7/2→6IJ)以及313 nm(Gd3+8S7/2→6PJ)、396 nm(Eu3+7F0→5L6)和466 nm(Eu3+的7F0→5D3)激发锐峰.由此可知,光学浮区法可以得到质量良好的Gd2SiO5:Eu3+晶体.     

Dy~(3+)掺杂的硅酸盐荧光粉发光光谱的研究

本文研究了M2SiO4∶Dy3+(M=Ca,Sr,Ba)样品的结构和发光特性。结果表明:Ca2SiO4属单斜晶系,Sr2SiO4和Ba2SiO4属正交晶系,且晶体结构随着Dy3+的掺入并不发生改变。M2SiO4∶Dy3+在325 nm、350 nm、365 nm和386nm附近有比较强烈的吸收峰,分别对应Dy3+的6H15/2→6P3/2,6H15/2→6P7/2,6H15/2→6P5/2,6H15/2→4M21/2的跃迁。在386 nm光激发下,样品在480 nm、492 nm及574 nm处有较强的发射峰。改变样品中碱土金属阳离子的种类和含量,M2SiO4∶Dy3+黄光发射带和蓝光发射带的相对强度发生了较大的变化。