掺铒PLZT电光陶瓷发光特性

测量并分析了Er3+∶PLZT电光陶瓷的吸收光谱和上转换光谱,利用Dexter理论和速率方程理论研究了该材料的发光特性.通过Dexter理论计算得到4I13/2+4I13/2→4I9/2+4I15/2( ET1)和4I11/2+4I11/2→ 4I15/2+4F7/2(ET2)能量传递过程的交叉驰豫几率分别为2.06×105 s-1和1.61 ×105 s-1.以此为基础,结合Er3+跃迁的动力学模型,利用速率方程讨论了交叉驰豫过程对4 I13/2,4I11/2,4I9/2能级上离子数的影响.通过分析可知,ET1和ET2交叉驰豫过程将会使4I13/2能级粒子数大幅度减少,不利于1550hm发光,而对800 nm的发光起到较大的促进作用.     

Er3+掺杂钨酸铅晶体的发光和光谱特征

本试验测试了Er3 掺杂钨酸铅晶体(PbWO4:Er3 )的吸收光谱,依据J-O理论,首次计算报道了光谱项特征:J-O强度参数、量子荧光效率、荧光分支比等,Ω2=3.75×10-20cm2,Ω4=0.67×10-20cm2,Ω6=0.41×10-20cm2。计算证实,PWO:Er3 中几乎有80%的激发能量非辐射跃迁转移致4I13/2能级,4I13/2的计算寿命是5200μs,J-O计算显示,在PWO中产生4I13/2→4I15/2和发射1.53μm.有高的几率。讨论了不同浓度Er3 掺杂对于吸收系数和PbWO4晶体光学吸收边的影响,讨论了Er3 掺杂PbWO4晶体的光致发光和X射线激发发光光谱,PbWO4:Er3 晶体中存在着从PbWO4基质到Er3 离子的能量传递,发光光谱的分析表明,这种能量传递是共振能量传递。     

热处理温度对SiC纳米材料形貌和发光性能的影响

采用碳热还原法,以单质Si粉和活性炭为原料,Fe2 O3为添加剂,研究了还原气氛下热处理温度(1200～1700℃)对SiC纳米材料形貌和发光性能的影响.结果 表明:不同热处理温度下,单质Si粉和活性炭均可反应生成SiC纳米材料,但当热处理温度为1200℃和1300℃时,二者反应不完全;当热处理温度由1400℃增至1700℃时,单质Si粉和活性炭的反应增强,并在1600℃热处理后完全转化为SiC,其形貌由棒状和颗粒状的混合体转化为单一的短棒状,进而又发育为纤维状.此外,不同热处理温度下获得的SiC纳米材料均具有较宽的发射带宽,经1600℃热处理后SiC纳米材料的发光性能较优,其发光峰强度优于其它热处理温度下的产物,这是因为此温度下所获SiC纳米材料呈纤维状,其长径比较高,有利于发光性能的改善所致.     

实现受激光发射探索Si基激光器

本文首先评论了近5年来各类Si基纳米材料在光增益和受激光发射特性研究方面所取得的最新进展.进而指出,晶粒有序的小尺寸和高密度纳米晶Si(nc-Si),具有载流子三维量子受限的局域化纳米结构和具有高激活浓度Er掺杂的nc-Si:Er/SiO2纳米薄膜,将是实现Si基激光器的主要有源区材料.最后,对这一领域的今后发展趋势进行了初步展望.预计在今后的3～5年内,实现Si基激光器的探索性研究高潮即将到来,并极有可能获得重大突破性进展,即在进一步提高发光效率的基础上,实现稳定可靠的光增益和受激光发射特性.而后再用3～5年的时间,通过优化结构形式与工艺技术,研制出具有器件实用化水平的Si基激光器.     

硅基薄膜太阳能电池发展研究及出路

薄膜太阳能电池是缓解环境危机和能源危机一条崭新的道路。本文综述了薄膜太阳电池的优缺点。主要介绍了非晶硅太阳能薄膜电池、多晶硅太阳能薄膜电池和微晶硅太阳能薄膜电池的国内外发展现状,并从材料、光电转换性能、制备工艺、价格成本等方面进行了比较和总结。提出了硅基太阳能薄膜电池未来的研究方向和市场前景。     

宁波材料所在碳基荧光纳米材料研究中取得进展

多色荧光材料,特别是单一波长可激发的三原色(红、绿、蓝)荧光材料在诸如生物成像、化学传感、全色显示及LED等领域具有非常重要的应用价值。目前市场上多色荧光材料主要以半导体/稀土/过渡金属基荧光粉、有机荧光染料及半导体量子点为主,但这些材料均具有制备过程繁杂、成本高、光稳定性差或较高的     

铒镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子的上转换发光

利用J-O理论,计算了在铒、镱双掺的钒酸钇和铌酸锂晶体中的铒离子在室温下的晶场唯象参数Ωλ(λ=2,4,6)及辐射跃迁几率、无辐射跃迁几率和共振跃迁几率.考虑到铒、镱间的能量转移,写出了在这些晶体中的铒离子的速率方程.速率方程的解表明,在铒、镱双掺的钒酸钇晶体中的铒离子的550 nm的上转换发光,比它在铒、镱双掺的铌酸锂晶体中更为有效.这一理论结果与我们的实验观察结果一致.     

Er掺杂SiNP电子结构和光学性质的第一性原理研究

当硅基发光材料得到广泛应用时,为了给硅基材料的设计及应用提供理论依据,利用基于密度泛函理论的第一性原理,对Er掺杂在Si纳米晶粒不同位置的结构稳定性、电子与光学性质进行了研究.结果表明:Er掺杂在Si纳米晶粒的中心位置时,结构最稳定;Er掺杂后的Si纳米晶粒引入了杂质能级,最终导致禁带宽度变窄;掺杂后的Si纳米晶粒在低能区出现了一个新的吸收峰,当Er原子向表面位置移动时,新的吸收峰峰值逐渐减小,甚至消失.     

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.     

Mn2+掺杂NaScF4:Yb3+,Er3+上转换发光材料制备及性能研究

采用三氟乙酸盐高温热分解法,以稀土氧化物(RE2O3,RE=Sc,Yb,Er)、三氟乙酸(CF3COOH)、一氧化锰(MnO)和氢氧化钠(NaOH)为原料,以油胺和十八烯为混合溶剂,制备Mn2+掺杂NaScF4:18;Yb3+/2;Er3+上转换发光材料.研究了Mn2+掺杂浓度对NaScF4:18;Yb3+/2;Er3+上转换发光材料的晶相结构、微观形貌及发光性能的影响.实验结果表明:Mn2+掺杂浓度在0～5mol;范围内,所制得的产物为纯六方相NaScF4:Yb3+,Er3+晶体.当Mn2+掺杂浓度增大到10～30mol;时,样品的晶相结构并未改变,但衍射峰的强度有所降低,所制得产物的形貌由球状转变为片状.当Mn2+掺杂浓度在0～20mol;范围内,所制得的产物在980 nm激光激发下共产生3个发射峰,中心波长分别位于525 nm,555 nm和660 nm.当Mn2+掺杂浓度达到30mol;时,所制备产物的绿光发射峰几乎全部转变为波长为650～670 nm的红光发射峰.     

阴离子掺杂钨酸铅晶体的生长与发光性能研究

本文报道了阴离子F~-, Cl~-, I~- 和S~(2-)掺杂的PbWO_4晶体的生长与发光性能.通过对掺杂PbWO_4晶体的X射线粉末衍射、紫外可见区的透过光谱、光致激发、光产额和发光衰减特性进行了测试表征,结果表明:F~-掺杂能使PbWO_4晶体在短波方向的透过率明显提高,显著提高PbWO_4晶体的发光强度,但增加的发光强度主要来自于慢发光的贡献.而随着掺杂阴离子半径和电荷数的增加,PbWO_4晶体的发光强度逐渐降低,并且PbWO_4晶体吸收截止边逐渐向长波方向移动.     

Luminescence characteristics of undoped and Eu‐doped GdCa4O(BO3)3 single crystals and nanopowders

Single crystals of GdCa₄O(BO₃)₃ (GdCOB) pure and doped with Eu concentration of 1 and 4 at% were grown by the Czochralski and micropulling‐down methods. The distribution of Eu ions in GdCOB crystals was uniform. The substitutions of Eu³⁺ in Gd, Ca(1) and Ca(2) cation sites and eventually formation Eu²⁺ have been investigated. The spectroscopic properties of crystals are compared with the properties of nanopowders obtained by sol‐gel method. Radioluminescence spectra of undoped GdCOB crystal show the characteristic emission of Gd³⁺ at about 312 nm, whereas this emission dramatically decreases in Eu‐doped crystals upon X‐ray excitation, as well as in Eu‐doped nanopowders excited in vacuum ultraviolet (VUV) region. The VUV excitation in the range 125‐333 nm for Eu‐doped samples leads to strong emission in red coming from the ⁵D₀ multiplet of Eu³⁺, only. In the photoluminescence decay kinetics of 312 nm emissions substantial shortening and departure for single exponential decay in Eu‐doped samples is clearly observed. Higher Eu doping results in further acceleration of the decay. In undoped GdCOB crystal, the lifetime of the Gd^{3+ 6}P_7/2 multiplet is 2.79 ms. The Eu^{3+ 5}D₀ decay kinetics monitored at 613 nm are rather constant. Numerical fitting of fully exponential curves, reveals lifetimes 2.7 ms for nanopowder and 2.5 ms for single crystal. The results suggest that this material may be used as a red phosphor in plasma display panels in nanopowder form because of strong excitation band of Eu³⁺ luminescence in the 160‐200 nm regions. Contrary to nanopowder sample, such an excitation band, attributed to the Gd³⁺–O^2– charge transfer was not observed in crystal obtained by the micropulling‐down method. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Eu3+扩散钨酸铅晶体(PbWO4)光学性能研究

利用离子扩散法对下降法生长PbWO4晶体进行Eu3+扩散,通过透射光谱、荧光光谱、光产额和衰减时间的测试,研究了Eu3+扩散对PbWO4晶体的光学性能的影响.结果表明:Eu3+扩散PbWO4晶体可明显改善在350 nm波段的透过率,荧光光谱主峰为430 nm,且发光强度得到增强,在1000 ns的积分时间门宽内光产额为46 pe/MeV,衰减时间为6.5 ns.     

Er掺杂金刚石缺陷的第一性原理研究

本文以第一性原理计算为基础,研究了Er掺杂后金刚石的电子结构、能级跃迁及N、B原子共掺杂对金刚石Er相关缺陷的影响。首先对Er掺杂后金刚石的形成能与结合能进行计算,结果表明掺杂后的稳定结构为Er原子周围存在1个空位的结构,稳定价态为+3价。然后预测零点跃迁能(ZPL)是0.807 eV,对应激发的光子波长为1 536.289 nm。最后对N、B原子共掺杂计算,结果表明N、B原子的掺入可以使形成能降低,增加结构稳定性。Er掺杂金刚石使其在近红外光谱发光,为Er金刚石色心的应用提供了理论依据。     

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。     

Sm3+掺杂天然钠长石(NaAlSi3O8)荧光粉的发光性质研究

采用高温固相法以天然钠长石为基质,Sm3+为激活剂,制备了Sm3+掺杂天然钠长石的光致发光材料.用X射线衍射(XRD)研究了掺杂Sm3+离子对天然钠长石结构进行研究.在室温下测量了光致发光谱并找出了稀土离子的最佳掺杂浓度.样品在402nm激发下有很强的发射带;与近紫外LED芯片匹配,在402nm近紫外光激发下NaAlSi3O8:Sm3+的发射光谱由4个峰组成,发射峰值分别位于569nm、601nm、648nm、713nm.随着Sm3+掺量的增加,样品发光强度先增强后减弱,当Sm3+掺量为0.06mol时发光强度达到最大,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用.分析了不同Sm3+掺杂浓度样品的荧光衰减时间.NaAlSi3O8:Sm3+的色坐标基本不变,位于橙红色区域.     

超薄多晶硅的掺杂、钝化及光伏特性研究

本文对70 nm超薄多晶硅的掺杂工艺、钝化性能及光伏特性进行了研究。确定了70 nm超薄多晶硅的掺杂工艺,研究表明当离子注入剂量为3.2×10¹⁵ cm^-3,在855 ℃退火20 min时,70 nm超薄多晶硅的钝化性能可以达到与常规120 nm多晶硅相当的水平,且70 nm多晶硅的表面掺杂浓度达到5.6×10²⁰ atoms/cm³,远高于120 nm掺杂多晶硅的表面掺杂浓度(2.5×10²⁰ atoms/cm³)。基于70 nm超薄多晶硅厚度减薄和高表面浓度掺杂的特点,较低的寄生吸收和强场钝化效应使得在大尺寸(6英寸)直拉单晶硅片上加工的N型TOPCon太阳能电池的光电转换效率得到明显提升,主要电性能参数表现为:电流I_sc升高20 mA,串联电阻R_s降低,填充因子FF增加0.3%,光电转换效率升高0.13%。