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。     

Lu_2O_3:Yb~(3+),Tm~(3+)纳米晶的结构和上转换发光性能研究

采用共沉淀法制备了Yb3+和Tm3+共掺杂的Lu2O3纳米晶,用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显示镜(SEM)和上转换光谱对样品进行了表征。研究了Tm3+浓度和煅烧温度对粉末的结构和上转换发光性能的影响。结果表明,制备出的纳米晶具有纯的Lu2O3相,结晶性较好。在980 nm半导体激光器激发下,样品发射出蓝光、红光和近红外光,并且当Tm3+掺杂摩尔分数超过0.2%时,出现了浓度猝灭效应。随着煅烧温度的增加,纳米晶的尺寸增大,上转换发光强度增强。发射强度与激发功率的关系表明,蓝光490 nm和红光653 nm的发光是三光子过程,近红外811 nm的发光是双光子过程。     

Er~(3+)浓度对Er~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物玻璃陶瓷上下转换发光的调控(英文)

在980nm激光激发下,Er3+/Yb3+共掺的发光材料既可以在可见光范围产生上转换发光,也可以在近红外波段产生下转换发光,二者存在竞争关系。本文利用熔融淬火法制备了一系列掺杂不同Er3+/Yb3+浓度的氟氧化物玻璃陶瓷,测量了样品在980 nm激光激发下的上转换及下转换发射光谱。研究发现,改变Er3+的掺杂浓度可以调控上下转换的发光强度。在此基础上,提出了上下转换发光的能量传递模型。本文的研究结果有利于该类材料在不同领域中的应用。     

阳离子交换增强β-NaGdF_4∶Yb~(3+),Tm~(3+)纳米晶近红外发光

为了增强β-Na Gd F4∶Yb3+,Tm3+纳米晶的上转换发光,克服外延增长钝化壳增大尺寸的不足,利用阳离子交换法制备核壳纳米结构,研究了样品在980 nm激发下的上转换发光性质。首先,利用高温热分解法制备了直径为10 nm的β-Na Gd F4∶Yb3+,Tm3+纳米晶;然后,将制备的纳米晶与Gd3+在油酸-十八烯混合溶液中在300℃进行交换反应。实验结果表明,随着表面Yb3+和Tm3+被Gd3+取代,钝化壳的形成抑制了内部Yb3+的表面去激发过程,增强了内部Yb3+(2F5)→Tm3+(3H5,3F2,3)的能量传递,上转换发光逐渐增强。交换30min后,Tm3+的3H4→3H6近红外发光增强达到最大,为对照样品的6.5倍,而尺寸基本保持不变。在生物成像方面,上转换纳米晶的尺寸必须与生物分子相匹配,同时发光强度要高,阳离子交换法既能增强近红外发光,又能保持原来小的尺寸,在生物成像领域具有很好的应用前景。     

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.     

LaF3:Yb3+/Tm3+纳米棒的制备与上转换发光

在乙醇-油酸混合体系中,以溶剂热方法成功制备了Yb3+/Tm3+离子双掺杂的LaF3发光纳米棒。XRD表征结果表明所合成的材料为LaF3:Yb3+/Tm3+(JCPDS卡号:72-1435),SEM扫描结果表明LaF3纳米棒的尺寸大约为0.1μm,室温下以980nm红外半导体激光器激发,纳米晶在可见光区(700nm)和近红外区(804nm)有较强上转换发光。通过发光机理的讨论,本文中纳米晶强的近红外和红色上转换发光分别是双光子及三光子反斯托克斯(Anti-stokes)发光。     

Gd~(3+),Tm~(3+)和Yb~(3+)掺杂的Y_2O_3微晶中Gd~(3+)离子的紫外上转换发光及其增强的研究

采用均相沉淀法制备了Y(OH)3微米颗粒,经1 100℃焙烧后制备出具有上转换发光性质的Yb3+-Tm3+-Gd3+共掺的Y2O3微米晶体,讨论了Yb3+-Tm3+-Gd3+在Y2O3中能量传递过程及壳层对发光强度的影响。980 nm近红外光激发下的上转换光谱表明,在Yb3+-Tm3+-Gd3+共掺Y2O3体系中,核-壳结构大幅提高了Gd3+离子和Tm3+离子的上转换发光强度,尤其是样品在紫外发光部分的增强相比于可见和红外光部分更为明显。同时,通过研究Tm3+和Gd3+在不同波段的发光强度与泵浦功率的关系探讨了氧化物中上转换发光的机制。     

Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

Yb~(3+)-Er~(3+)共掺杂的氟化物材料中激发功率对上转换发射光谱性质的影响

用固相法合成了Er3+和Yb3+共掺的LaF3及NaYbF4上转换发光粉末样品材料,研究了激发功率对室温上转换发光性质的影响,重点研究了红光发射增强现象,并探讨了获得红色上转换发光的条件。实验结果表明:在980 nm半导体激光激发下,Er3+和Yb3+共同掺杂的不同氟化物样品材料能够展示比较明亮的红色和绿色发光,激发功率密度对该类材料的上转换红色发射光谱性质能够产生明显的影响。基于上转换发光机制,提出了能量传递的红色上转换发射过程,并借助于一个示意性的能级图解释了所观测到的红色上转换发射增强现象。     

共沉淀法制备NaYF_4∶Tm~(3+),Yb~(3+)的上转换发光

通过共沉淀法制备Tm3+和Yb3+掺杂的NaYF4上转换发光材料。其中Tm3+和Yb3+的摩尔分数分别为0.01%,0.1%。在室温下测试了NaYF4∶Tm3+,Yb3+材料在300～1 100 nm的吸收光谱。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)测试了合成材料的物相结构和微观形貌。结果表明:NaYF4∶Tm3+,Yb3+材料为六方相晶体,其颗粒大小约为50～60 nm,产物结晶良好,含有少量杂相。在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换发光光谱。观察到了蓝、绿色上转换发光。讨论了上转换发光的可能机理,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Tm3+的1D2→3H5跃迁。     

新型橙黄色荧光粉SrMoO_4…Pr~(3+),B~(3+),Li~+的制备及发光性能研究

采用高温固相法合成了SrMoO4…Pr3+,B3+,Li+新型橙黄色荧光材料,并对其结构、形貌和发光性质进行了研究。X射线衍射(XRD)测量结果表明在1200℃下制备的样品为纯相SrMoO4晶体。样品的形貌在扫描电镜(SEM)显示下有不规则的外形但分散性良好。掺杂电荷补偿剂的荧光粉样品激发光谱由电荷转移跃迁(CT)带和Pr3+离子的特征激发峰组成,主激发峰位于448nm(3 H4→3P2)、473nm(3 H4→3P1)和487nm(3 H4→3P0);其发射光谱由一系列锐谱峰组成,分别位于529nm(3P1→3 H4,5)、545nm,553nm(3P0→3 H5)、600nm(1 D2→3 H4)、617nm(3P0→3 H6)和645nm(3P0→3F2),最强发射峰为645nm。B3+和Li+的掺入,能明显提高该荧光粉的激发与发射峰的强度,最佳掺杂摩尔分数为0.15%B3+和0.35%Li+。     

YAG晶体中Cr~（3＋）→Tm~（3＋），Er~（3＋）→Tm~（3＋）的能量

研究了加入敏化离子Ｃｒ３＋和Ｅｒ３＋的Ｔｍ：ＹＡＧ晶体的吸收谱和荧光谱，计算了Ｃｒ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋离子的２Ｅ、４Ｉ１３／２、３Ｆ４能态的平均寿命及能量；转移效率、转移速率．得出Ｃｒ３＋→Ｔｍ３＋转移效率为８０％，转移速率为２．１×１０３ｓ－１．由（Ｅｒ，Ｔｍ）：ＹＡＧ的荧光谱可见存在Ｅｒ３＋→Ｔｍ３＋的有效的能量转移．讨论了Ｃｒ３＋→Ｔｍ３＋和Ｅｒ３＋→Ｔｍ３＋能量转移的不同．     

Sol-gel制备的Yb3+,Er3+掺杂光致发光膜及其上转换光致发光性能

以钛酸正丁酯、异丙醇、硝酸镱和硝酸铒为起始原料,乙酰丙酮为络合剂,硝酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法和旋转镀膜工艺制备出无掺杂和镱、铒共掺杂二氧化钛光致发光薄膜。利用接触角测定仪测定玻璃基底和溶剂之间的接触角,通过TG、XRD和FESEM分别对溶胶溶液或薄膜样品进行热分析、物相分析和特征形貌表征,研究了掺杂元素、不同煅烧温度对薄膜物相组成的影响。结果表明:异丙醇与玻璃基底的接触角最小,被选为最佳溶剂。当煅烧温度达到700 ℃且保温2 h时,可得到晶型较好的无掺杂和镱、铒共掺杂薄膜,其颗粒形貌为球形结构,平均尺寸不大于50 nm,薄膜表面均匀致密且较光滑。荧光分光光度计的测试结果表明,镱、铒共掺杂薄膜具有较强的光致发光性能。     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3 +/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3 +/Yb3共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命.计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb...     

YAG粉末材料中Cr3+敏化的Yb3+近红外发光性质

采用高温固相反应法合成了YAG: 0.02Cr³⁺,yYb³⁺系列粉末材料,研究了该系列材料在近红外区域的发光特性,主要包括Cr³⁺,Yb³⁺的发光性质、Cr³⁺: ⁴T₂和Yb³⁺: ²F_5/2能级辐射跃迁寿命以及其布居时间的比较,给出了Yb³⁺最佳掺杂量为10%。实验表明:通过Cr³⁺→Yb³⁺能量传递,实现了Yb³⁺在1 000 nm附近近红外发光的增强,这对进一步提高c-Si太阳能电池转换效率打下了坚实基础。     

KY3F10:Yb3+,Tm3+,Ho3+纳米晶在单一980 nm辐射下的色稳定上转换白光

利用简单的水热法制备了立方相KY₃F₁₀∶15% Yb³⁺,0.5% Tm³⁺,0.2% Ho³⁺上转换纳米晶。在980 nm激发下,获得接近等能白的上转换发光。上转换机理分析表明,蓝、绿、红光发射分别源自Yb³⁺到Tm³⁺和Ho³⁺的能量传递。更重要的是,该上转换白光显示了良好的色稳定性。当泵浦功率由688 mW增加到1 688 mW,色差仅为0.027 5。其原因在于,一方面三基色发光的功率关系比较接近;另一方面蓝光的功率关系随泵浦功率的增加逐渐减小,而绿、红光的功率关系保持不变。蓝光的饱和现象可能与激光辐射所引起的热效应有关。     

Up-conversion photoluminescence characteristics of Yb3+:Er3+:Tm3+ co-doped borosilicate glasses

Yb3+:Er3+:Tm3+ co-doped borosilicate glasses are prepared.Their strong up-conversion photoluminescence spectra in a range from ultra-violet to near-infrared,which are excited by a 978-nm laser diode,are measured,and the mechanisms of energy transfer among Yb3+,Er3+ and Tm3+ ions are discussed.The results show that there is an unexpected wavelength at 900-nm emission from Yb3+ Stark splitting levels to pump Tm3+ ions and there exists an optimum pump power.The concentration of the Tm3+ dopant gives rise to a prominent effect on the intensity of visible and near-infrared emissions for the Yb3+:Er3+:Tm3+ co-doped borosilicate glasses.     

Eu^3＋：Sm^3＋：Cr^3＋：YAG红色单晶荧光体

报道外延生长的多激活中心掺杂的红色单晶荧光体Ｅｕ＾３＋：Ｓｍ＾３＋：Ｃｒ＾３＋：ＹＡＧ,其直径达到５４ｍｍ,荧光色坐标为ｘ＝０．６１３７,ｙ＝０．３７３８,相当于波长λ＝５９９ｍｍ的红色荧光,具有较高的色饱和度。这种单晶材料具有委好的抗电子束灼伤能力,在入射能量达到１０＾５Ｗ／ｍ＾２时无发光猝灭现象,是一种较理想的红色单晶荧光材料。     

铬、钕双掺钆镓石榴石(Cr~(4+),Nd~(3+))∶Gd_3Ga_5O_(12)激光晶体光学性能的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+∶GGG)自调Q激光晶体。报道了室温下的吸收光谱和荧光光谱特性。分析了Cr离子浓度对光谱性质的影响。比较了Cr4+∶GGG,Nd3+∶GGG和(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体吸收光谱的关系。测量了(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体和Nd3+∶GGG晶体的荧光寿命,它们分别是33μs和250μs。实验表明,(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体是一种非常有潜力的自调Q激光晶体,可以实现大功率激光器的小型化和全固态化。     

氟化物对Er3+/Yb3+共掺的碲酸盐玻璃上转换和红外发光性能的影响

Er³⁺/Yb³⁺ 共掺的碲酸盐玻璃由于其良好的上转换发光性能而得到广泛的研究。本文将氟化物引入碲酸盐玻璃中,通过熔融法制备了量比为70TeO₂-（30-x）ZnO-xZnF₂-0.15Er₂O₃-1.5Yb₂O₃（x=0,5,10,15,20）的碲酸盐氧氟玻璃样品,并测试其热稳定性、拉曼光谱以及受激发射光谱。实验结果表明,随着氟化物含量的提高,Er³⁺离子的410,555,670 nm上转换发光和2~3 μm波段中红外发光得到增强,并且红光提高强度比绿光和蓝光更明显。在分析了氟离子引入后对上转换与近中红外波段发光的内在影响机制发现：碲酸盐玻璃系统中的氟化物一方面促进能量传递过程中Er³⁺离子的双光子吸收,促进粒子跃迁至相应的高能级;另一方面,引入氟化物后的碲酸盐玻璃的最大能量声子态密度下降也是降低无辐射跃迁概率、提高上转换和中红外发射强度的重要原因。