NaYF_4微晶中Tm~(3+)-Er~(3+)耦合对间的能量传递

在NaYF4微晶中借助于Tm3+-Er3+耦合对间能量传递过程,能够将一个高能291 nm紫外光光子剪裁成近红外796 nm和蓝色476 nm两个光子。在291 nm(34 364 cm-1)紫外光激发下,Tm3+的1I6能级首先被布居,再经过一个交叉弛豫过程使得Er3+的4I9/2和Tm3+的1G4能级同时被布居,从而实现了Tm3+的1G4→3H6[476 nm(21 008 cm-1)]和Er3+的4I9/2→4I15/2[796 nm(12 563 cm-1)]辐射跃迁。估算了这种下转换过程的能量传递效率ηET和量子效率ηQE。通过这种量子剪裁可以解决光谱失配问题,提高GaAs太阳能电池中的转换效率。     

Tm：YVO4晶体中Tm^3＋的发光研究

测量了Tm:YVO4晶体的吸收光谱,以346nm,363nm(^1D2),475nm(^1G4),698nm(^3F2,^3F3)和801nm(^3H4)光激发时的发射光谱,以及位于454nm(^1D2→^3F4),475nm(^1G4→^3H6),646nm(^1G4→^3F4),806nm(^3H4→^3H6)的荧光谱线的激发光谱,对测量的结果进行了详细分析,解释了离子能级间的跃迁过程,提出了Tm:YVO4晶体基质与Tm^3 之间的能量交换的概念和新的跃迁通道,证实了存在^1D2 ^3H6→^1G4 ^3F4以及^1G4 ^3H6→^3H4 ^3H5的能量传递过程,还可能存在交叉弛豫过程^1G4 ^H6→^3F2 ^3F4. 这些过程使得Tm:YVO4晶体难以实现^1D2能级上转换发光（454nm左右）,但475nm的上转换发光（^1G4→^3H6)较强,^3F4能级是潜在红外激光发射能级。     

Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃的直接上转换敏化发光

本文首次研究了Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃在966nm半导体激光激发下的直接上转换敏化发光现象。测量发现存在很强的^1G4→^3H6的474nm三光子和较弱的^1D2→^3H6的362nm,^1D2→^3F4的452nm,^1G4→^3F4的650nm三光子以及^3F3→^3H6的681nm二光子上转换发光。并对他们的上转换机理做了简要的讨论分析。     

水热合成六方相NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋的上转换白光性质

在反应温度为220℃,反应时间为48h的温和条件下,利用水热法合成单掺杂或共掺杂Tm^3＋、Er^3＋的六方相NaYbF4体系,利用X射线粉末衍射、紫外-可见-近红外漫反射吸收光谱以及荧光光谱等测试手段,分析体系的物相结构和荧光性能。在980nm红外激光的激发下,NaYbF4：Er^3＋体系能发出强的绿光和红光,两者分别对应于Er^3＋离子的（^2H11／2,^4S3/2）→^4I15／2、^4F9／2→^4I15/2能级跃迁;NaYbF4：Tm^3＋体系能发出对应于Tm^3＋离子^1D2→^3F4和^1G4→H6能级跃迁的强蓝光;而NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋体系能同时发出红蓝绿三种颜色的光;各发射的归属与单掺杂相同,但由于Er^3＋和Tm^3＋离子之间存在能量交叉弛豫,致使各发光强度发生变化。通过控制Er^3＋和Tm^3＋离子的浓度及其比例,可以调整NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋体系的上转换蓝光、绿光和红光强度的比例,结果表明,在980nm红外激光的激发下,NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋（0．4％／0．4％）能发出近似白光的上转换发射。因此,NaYbF4：Er^3＋／Tm^3＋有望成为单一基质的上转换白光材料。     

硅酸锶中Pr3+的4f5d态的光谱特性及Pr3+→Gd3+的能量传递

本文研究了室温下Pr^3 在Sr2SiO4中的发射光谱和激发光谱，在激发光谱中，最低激发峰位置低于^1So能级位置，属于5d态的吸收。发射光谱主要由5d→4f的跃迁构成，未观测到Pr^3 和^3Po和^1D2的辐射跃迁。Pr^3 的掺杂浓度在0.01mol左右时，其发射强度接近最大。在Sr2SiO4:Pr^3 ,Gd^3 体系中，Pr^3 体系中，Pr^3 的5d→^3H4的跃迁与Gd^3 的^8S7/2→^6I能级的吸收跃迁相匹配，因此发生了Pr^3 →Gd^3的高效无辐射能量传递。固定Pr^3 的浓度时，随着体系中Gd^3 离子浓度的增加，Gd^3 的发射强度也随之增强，同时，Pr^3 的发射强度则逐渐下降。     

下转换材料β-NaYF4:Tb3+,Yb3+的水热法合成和发光性质研究

利用水热法合成了粉末发光材NaYF4∶Tb3+,Yb3+。分别用X射线衍射(XRD),光致发光谱(PL)和激发谱(PLE)测试了合成材料的物相结构和发光性质。研究结果表明:合成的NaYF4∶Tb3+,Yb3+材料为六方相的晶体,无立方相的。改变Tb3+和Yb3+的掺杂浓度后晶格结构没有变化,说明离子Tb3+和Yb3+取代的是Y3+离子的晶格位置。在355nm脉冲激光激发下,检测到了Tb3+的5 D3→7 FJ(J=5-0)和5 D4→7 FJ(J=6,5,4,3)可见波段特征发射光和Yb3+950～1 050nm(2 F5/2→2 F7/2)的近红外发光,研究了可见和近红外的发射强度随Yb3+掺杂浓度的变化,表明Tb3+和Yb3+之间存在能量传递,其可能的能量传递方式是共合作能量传递过程。当Tb3+和Yb3+的掺杂摩尔浓度分别是1mol%和6mol%时具有最强的近红外发射。     

Tm3+离子掺杂的钨酸钇钠晶体中浓度猝灭效应的研究

测量了Tm3+离子不同浓度(0.5at.%,3 at.%,5 at.%)掺杂的NaY(WO4)2晶体在800 nm激光二极管激发下的上转换发射光谱.结合吸收谱、荧光谱和由Judd-Ofelt理论计算的光谱参数,详细分析了Tm36:NaY(WO4),晶体中上转换能量传递机理和离子浓度对上转换发射的影响.讨论了四种影响上转换发光效率的离子间相互作用机理:3H5+1G4→3H6+1D2,3H5+3H5→3H6+3F3,1G4+3H6→3F4+3F3,1G4+3H6→3F3+3F4,并根据Miyakawa-Dexter理论定量计算了各过程的发生概率.论证了交叉弛豫和共协上转换等浓度猝灭效应是影响Tm3+离子蓝色上转换荧光发射效率的主要因素.     

偏硅酸钙中Pr3+的4f5d态的光谱特性及Pr3+→Gd3+的能量传递

合成了高效发射UV光的CaSiO3:Pr^3 新型荧光体，研究了室温下Pr^3 的4f5d态的发射和激发光谱，Pr^3 的4f5d态的最低子能级向4f^2组态的^3H4，^3H6和^1G4能级跃迁产生UV发射，并不伴随有4f-4f能级跃迁的可见光发射。Pr^3 的浓度猝灭是由于辐射和无辐射能量传递造成的，同时，在CaSiO3中，存在Pr^3 →Cd^3 的能量传递，探讨了其能量传递特性。     

980nm激发下Tm~(3+)诱导的Gd~(3+)上转换发光性质研究

通过简单温和水热法,制备了系列Tm3+/Yb3+共掺GdF3粉末。用X射线衍射仪和场发射扫描电镜对样品进行了结构和形貌表征。在980 nm半导体连续激光二极管激发下,用荧光光谱仪对氩气保护下退火后的粉末样品进行了上转换发射光谱表征。粉末上转换发光动力学过程是在脉冲(脉宽10 ns,重复频率10 Hz)YAG∶Nd激光器激发光参量振荡器至980 nm激发下研究的,发光信号由单色仪和示波器记录。文章主要讨论了Gd3+的311.6 nm(6P7/2→8S7/2)的发光动力学行为。发光动力学分析结果表明:在980 nm激发下,Gd3+,作为一种基质离子,其发光是由Yb3+作为一级敏化离子通过多步能量传递把能量传递给Tm3+使其布居至3P2能级;然后Tm3+作为二级敏化离子通过能量传递过程3P2→3H6(Tm3+):8S7/2→6IJ(Gd3+)把能量传给Gd3+;进一步,Gd3+与Yb3+或Tm3+之间通过能量传递过程布居至高激发多重态6DJ能级;最后,可观察到Gd3+的激发态6D9/2,6IJ,6P5/2及6P7/2至基态8S7/2的发射。同时,Tm3+在其自身发光过程中也充当激活剂,除了3P2及1I6至3H6的发射外,其他发射不作研究。文章还研究了基质Gd3+依赖于Yb3+浓度、Tm3+浓度、退火温度及激发功率密度的紫外上转换发光性质。     

Tm3+掺杂的MFT玻璃蓝色荧光动力学

测量了Tm^3 掺杂的MFT玻璃材料的吸收光谱，J－O计算给出了该材料的光学跃迁强度参数Ωt(t=2,4,6)。测量了355nm激发下该材料的发射光谱，通过测量不同掺杂浓度Tm^3 的^1D2→^3H4和^1G4→^3H6荧光衰减曲线讨论了这两个能级寿命及荧光量子效随浓度的变化关系，计算当Tm^3 浓度的4％时引起^1D2和^1G4荧光猝灭的能量传递效率。指出了^1D2→^3H4的荧光猝灭属于电偶极－电偶极相互作用的能量传递所导致。     

Ca3La(BO3)3：Tb3+的合成与发光性质

高温固相反应法合成了Ca₃La(BO₃)₃:Tb³⁺光致发光材料。利用扫描电镜和激光衍射分析仪测定了样品的晶粒形貌及粒径大小分布,利用荧光分光光度计研究了Ca₃La(BO₃)₃:Tb³⁺的光致发光特性。确定了在Ca₃La(BO₃)₃基质中Tb³⁺离子浓度对其发光强度的影响及其自身浓度猝灭机理;探讨了助熔剂Li₂CO₃、敏化剂Ce³⁺离子的加入对荧光粉发光强度的影响。     

Ba3Tb(BO3)3:Ce3+:一种白光LED用绿色荧光粉

采用高温固相法合成了Ba3Tb(BO3)3和Ba3Tb(BO3)3:Ce3+两种绿色荧光粉,并研究了材料的发光性质.Ba3Tb(BO3)2材料呈多峰发射,发射峰位于439,493,547,589和629 nm,分别对应Tb3+的5D3→7F4和5D4→7F1=6,5,4,3跃迁发射,主峰为547 nm;监测547 nm发射峰,所得激发光谱由4f75d1宽带吸收(200-330 nm)和4f4f电子吸收(330-400 nm)组成,主峰为380 nm.以Ce3+激活Ba3Tb(BO3)3,所得Ba3Tb(BO3)3:Ce3+与Ba3Tb(BO3),材料的发射光谱分布相同,但发射强度明显增强,说明Ce3+对Tb3+产生了很好的敏化作用;监测547 nm最强发射峰,所得激发光谱为宽带,主峰位于360 nm.改变H3BO3量,Ba3Tb(BO3)3:Ce3+材料的发射强度随之变化,当H3BO3过量15 wt%时,发射强度最大.上述研究结果表明Ba3Tb(BO3)3:Ce3+是一种很好的适于UV-LED管芯激发的白光LED用绿色荧光粉.     

ZBLAN玻璃中Nd~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)的上转换发光特性

采用高温固相法制备了Nd,Tm和Yb掺杂的ZBLAN玻璃上转换材料.Tm3+,Yb3+的摩尔浓度分别固定为0.01%,0.3%,Nd3+摩尔浓度变化范围为0.1%～2%.在室温下,测试了样品在300～1 000nm间的吸收光谱.在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换光谱.实验发现,样品在798 nm红外光激发下发出了较强的多波段(红,蓝和绿)的可见光.由上转换可见光各波段的发射谱线,给出了能级跃迁机制.蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Nd3+的2H7/2到基态4I9/2的跃迁,红光来源于Nd3+的2H11/2到基态4i9/2的跃迁.研究发现,在Nd3+,Tm3+,Yb3+:ZBLAN玻璃样品中存在激发态吸收,能最转移和交叉弛豫等上转换过程.其发光机理是Nd3+,TM3+和Yb3+离子之间的能量转移.根据Nd3+摩尔浓度不同其上转换发光强度不同,分析了掺入稀土的浓度对上转换发光效率的影响.当Nd3+浓度为1.5%(摩尔分数)时上转换发光最强,大于1.5%后发光开始减弱.     

Er3+/Yb3+共掺Gd3Sc2Ga3O12晶体的上转换发光

研究了提拉法生长的Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12和Er3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体在室温下320-1700 nm范围的吸收光谱和500-750 nm范围内的上转换荧光谱,同时对其上转换荧光的可能发生机制、途径以及上转换过程可能对Er3+的2.8 μm波段激光振荡产生的影响进行了分析和讨论.结果表明:Yb3+的敏化显著地增强了晶体在966 nm附近的吸收能力,大幅度加宽了晶体在该处的吸收带宽.在940 nm激光的激发下,Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度明显强于Er3+:Gd3Sc2Ga3O12中的上转换荧光强度,表明Yb3+与Er3+之间存在高效率的能量传递,其主要上转换机制可能为Yb3+-Er3+,Er3+-Er3+能量传递.     

Tb3+,Dy3+激活的LaBO3的发光和能量传递

本文研究了在紫外光激发下Tb3+,Dy3+单激活和Tb3++Dy3+共激活的LaBO3体系的发光性能和能量传递.结果表明,Dy3+,Tb3+共存时,Tb3+的发光强度远远大于无Dy3+时的发光强度,证明Dy3+对Tb3+有敏化作用,Dy3+→Tb3+能量传递机理为多极子相互作用的共振传递.     

Na3La2(BO3)3:Sm3+的合成及其光谱特性

本文采用固相反应法,合成了一系列掺Sm^3 的Na3La2(BO3)2[Na3(La1-xSmx)2(BO3)3]发光,X－射线粉末衍射数据分析表明它们属于正交晶系,空间群为Amm2,测量了红外光谱,荧光光谱,观察到在599nm,645nm处有较强的荧光发射,并研究了发光强度与Sm^3 离子浓度（x)的关系,确定了Sm^3 离子在Na3La2(BO3)3基质中发光的适宜浓度。     

Pr1/3Sr2/3FeO3中电荷有序现象的超声研究

系统研究了Pr1/3Sr2/3FeO3单相多晶样品在低温下的电荷输运性质和超声特性.电阻测量表明,Pr1/3Sr2/3FeO3在162K发生了电荷有序相变.而超声声速从室温开始就出现了明显的软化,在电荷有序温度附近达到最小值,随后又急剧硬化,同时伴随着一个巨大的衰减峰.分析指出这是由于电-声子相互作用导致的结果,该电-声子耦合可能起源于Fe4 的Jahn-Teller效应.     

Er~(3+)/Eu~(3+)及Yb~(3+)/Er~(3+)/Eu~(3+)共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析

采用高温固相烧结法制备了Er3+/Eu3+共掺杂和Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂系列硼硅酸盐玻璃样品。在978 nm半导体激光器抽运下,测量了样品的光致发光谱,分析了上转换机制。结果表明:随着Er3+浓度的增加,Eu3+的595 nm光谱强度增强;Eu3+的692 nm光谱强度随Yb3+浓度增加而增强,并明显强于595 nm光谱。Er3+/Eu3+、Yb3+/Eu3+之间的能量传递和合作上转换等机制导致Eu3+离子上转换发射。     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂ZrO_2-Al_2O_3的制备及发光性质

采用共沉淀法制备了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+发光粉体.所制备的粉体室温下具有Er3+离子特征荧光发射,主发射在绿光,其中位于547nm、560nm的绿光最强,并得出稀土离子与基质之间有能量传递.对不同煅烧温度下的样品研究表明:因不同温度下所制得的样品晶相不同.研究了纳米晶ZrO2-Al2O3∶Er3+及ZrO2-Al2O3∶Er3+/Yb3+的上转换发光,并分析了上转换的跃迁机制.发现ZrO2-Al2O3∶Er3+的绿光为双光子过程,而ZrO2-Al2O3∶Er3+、Yb3+的上转换光谱中,红光和绿光也为双光子过程,而极弱的蓝光为三光子过程.讨论了Er3+的浓度猝灭现象.最适宜掺杂浓度的原子分数为2%(Er3+/Zr4+).     

Nonhydrogenic exciton spectrum in perovskite CH3NH3PbI3

The excitons in the orthorhombic phase of the perovskite CH₃NH₃PbI₃ are studied using the effective mass approximation. The electron–hole interaction is screened by a distance‐dependent dielectric function, as described by the Haken potential or the Pollmann–Büttner potential. The energy spectrum and the eigenfunctions are calculated for both cases. The results show that the Pollmann–Büttner model, using the corresponding parameters obtained from ab initio calculations, provides better agreement with the experimental results.