掺杂的Bi4Ge3O12晶体的近红外发光性能

生长了Mg、Ca离子掺杂(提拉法)和Cl离子掺杂(坩埚下降法)的Bi₄Ge₃O₁₂(BGO)晶体,测试了晶体样品的吸收谱、光致发光谱和发光衰减时间等。这些掺杂的BGO晶体的可见光发光比纯BGO有所减弱,但在808 nm和980 nm激光二极管(LD)激发下出现了纯BGO几乎没有的近红外发光,归因于改变了能级的Bi离子或可能出现的低价态Bi离子。掺杂对近红外发光的影响跟掺杂离子价态有关,同价态的掺杂离子对近红外发光的影响相差不大。     

Fe掺杂对CdS光学特性的影响

采用低压金属有机化学气相沉积技术,在固定源流量的条件下,通过调节衬底温度(270~360℃)生长了不同Fe掺杂浓度的CdS薄膜。光谱测量表明低铁掺杂对CdS晶格振动的影响较小,但对光致发光性质影响较为明显。样品的光致发光谱包括两部分:2.5eV附近带-带跃迁的发光以及2.0~2.4eV之间与缺陷相关的发光。随着铁含量的增加,带-带跃迁逐渐被抑制,发光光谱被缺陷相关的发光主导,同时薄膜的电导也由n型转为p型,说明Fe离子掺入在薄膜引入了受主杂质。通过不同激发密度下的光致发光光谱测量,我们将2.0~2.4eV的发光归结为铁受主相关的D-A对发射,并根据掺杂浓度和发光峰位置估算了Fe受主的能级位置。     

Al_2O_3:Ce薄膜的制备及其光致发光特性

应用回流浸渍法对非晶的纳米多孔Al_2O_3薄膜进行掺杂,制备了非晶的Al_2O_3:Ce薄膜。用场发射扫描电子显微镜观察了样品掺杂前后的形貌,且从EDS结果可以看出薄膜中铈的含量是随着掺杂液浓度的增加而增加的。X射线光电子能谱(XPS)表明Al_2O_3:Ce薄膜中有三价的铈离子形成。Al_2O_3:Ce薄膜的光致发光谱和激发谱与掺杂前相比明显发生了变化,且发射谱中出现了双峰结构,峰位分别位于380nm和400nm,本文分析讨论了掺杂前后光谱发生变化的原因和发光机制。另外,比较了不同浓度下掺杂的Al_2O_3:Ce薄膜的光致发光谱,得出随掺杂液浓度的增加光致发光强度呈先增加后减小的趋势,且最佳掺杂浓度为0.2mol。     

Ti/Si比例对Tb3+掺杂TiO2-SiO2复合粉末的发光影响

用溶胶-凝胶法制备了Tb3+离子掺杂的TiO2-SiO2复合粉末并研究了Ti/Si比例对复合粉末光致发光的影响。采用X射线衍射(XRD)、Raman和光致发光谱(PL)对Tb3+离子掺杂的TiO2-SiO2复合粉末进行了一系列的表征。PL谱的结果表明Tb3+离子5D4-7F5跃迁对应的550nm绿光发射最强。随着Ti/Si比例的减小, Tb3+离子在可见光范围的发光逐渐增强, 这可能是由于Tb3+离子周围环境的非晶化加剧引起的。     

铌酸钇里Bi~(3+)敏化Tm~(3+)的近红外量子剪裁发光的浓度效应

寻找新能源为全球目前面临着的重要课题,其中最理想的新能源为太阳能。近红外量子剪裁发光方法可以把硅或锗太阳能电池响应不够灵敏的大能量光子成倍的转换成为太阳能电池响应灵敏的小能量光子,能够解决光谱失配的问题,较大幅度的提高太阳能电池的效率。很有意义。报道了掺Tm~(3+)Bi~(3+)的铌酸钇磷光粉样品材料的近红外量子剪裁发光的浓度效应。通过测量激发谱与发光谱,发现Tm_(0.058)Bi_(0.010)Y_(0.932)NbO_4有很强的1 820.0 nm近红外量子剪裁发光;进一步的分析发现,它们是由交叉能量传递过程导致的多光子量子剪裁发光;还发现了有着很强的Bi~(3+)对Tm~(3+)的敏化近红外量子剪裁发光,302.0 nm光激发导致的Tm_(0.058)Bi_(0.010)Y_(0.932)NbO_4相对Tm_(0.058)Y_(0.995)NbO_4的1820.0 nm近红外量子剪裁发光的增强达到175.5倍。该结果对探索多光子近红外量子剪裁锗太阳能电池比较有意义。     

非晶氧化硅薄膜带尾发光特性

采用等离子体增强化学气相沉积技术,通过改变CO2流量制备了不同氧含量的非晶氧化硅薄膜。利用紫外可见吸收谱、傅里叶红外吸收谱和稳态/瞬态光致发光谱等技术研究了薄膜的微观结构和光学特性。实验结果表明,随着氧含量的增加,薄膜的带隙增大,光致发光强度增加、峰值朝高能方向移动、光谱半峰全宽展宽。时间分辨光谱显示薄膜发光峰值处的衰减时间随氧含量的增加从6.2ns单调增加到21ns,而同一样品的发光寿命随发射波长能量增加而减小。综合分析光学吸收、发射及发光衰减特性表明,薄膜的发光机制主要归结为非晶材料带尾态之间的辐射复合。     

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.     

二价与三价铕共掺杂的硫酸锶荧光特性

以三价铕离子为单一铕源,采用化学共沉淀法制备了二价铕与三价铕共掺杂的SrSO_4荧光粉体材料.通过X射线衍射仪、扫描电镜、光致发光谱仪对该荧光粉的晶体结构、形貌、光致发光特性进行分析.研究发现:所合成的SrSO_4粉体材料为二价铕与三价铕共掺杂的SrSO_4微晶,其大小在1~10μm之间.在325nm的紫外光激发下该微晶能发射很强的绛红色荧光,其光致光谱由一个位于379nm的宽发光带和位于575nm、591nm和612nm的三个窄发光带组成.基于局域密度近似的密度泛函理论,计算了SrSO_4的能带结构及其氧缺陷能级,然后以能带结构为基础讨论了二价铕与三价铕共掺杂SrSO_4的发光机理.峰位于379nm的宽发光带可归因于SrSO_4微晶中二价铕离子发光中心的4f~65d~1→4f~7的电子跃迁,而三个红色窄发光峰分别来自三价铕离子~5D_0→~7F_0,~5D_0→~7F_1,~5D_0→~7F_2的电子跃迁.实验表明二价铕与三价铕共掺杂的SrSO_4能作为高效的绛红色荧光粉.     

聚电解质/硫化镉薄膜的层-层组装及其光谱分析

以六偏磷酸钠为稳定剂,采用硝酸镉和硫化钠合成了硫化镉纳米颗粒,利用层-层组装技术制备了聚电解质与硫化镉胶体的复合薄膜.吸收光谱显示,硫化镉胶体的吸收带边相对其体相有明显蓝移,并可观察到激子吸收峰,显示出量子尺寸效应.复合薄膜的荧光光谱上出现2个发光带,随着薄膜的组装层数的增加,复合薄膜的带带跃迁发光和表面态发光都相应减弱.     

Au纳米颗粒和CdTe量子点复合体系发光增强和猝灭效应

利用金属蒸发真空多弧离子源注入机, 将Au离子注入到高纯石英玻璃来制备镶嵌有Au 纳米颗粒的衬底材料, 随后将化学方法合成的CdTe量子点旋涂在玻璃衬底上制备了Au纳米颗粒和CdTe量子点复合体系. 通过对镶嵌有Au纳米颗粒的衬底进行热退火处理来控制Au纳米颗粒的生长和分布, 系统研究了Au纳米颗粒的局域表面等离子体共振对CdTe量子点光致发光性能的影响. 利用光学吸收谱、原子力显微镜、透射电子显微镜和光致发光谱对样品进行了表征和测试. 光致发光谱表明, Au纳米颗粒的局域表面等离子体对CdTe量子点的发光有增强效应也有猝灭效应. 深入分析了Au纳米颗粒和CdTe量子点之间的相互作用过程, 提出了关于Au-CdTe 纳米复合体系中CdTe 发光增强和猝灭的新机理. 该实验结果为利用金属纳米颗粒表面等离子体技术制备高发光性能的光电子器件提供了较好的参考.     

结构自还原效应对铋掺碱土金属硅磷铝硼玻璃超宽带近红外发光的影响

本文报道了结构自还原对铋掺杂碱土金属硅磷铝硼玻璃超宽带近红外发光性质的影响. 以Eu作为对比, 在空气气氛中采用高温熔融法分别制备了Eu₂O₃和Bi₂O₃掺杂的35SiO₂-25AlPO₄-12.5Al₂O₃-12.5B₂O₃-15RO(R=Ca,Sr,Ba) 玻璃. 结果证实该玻璃中可发生Eu³⁺→Eu²⁺的高温自还原现象, 且随着碱土金属离子半径增大Eu²⁺ 的自还原性减弱; 同样条件下Bi位于1300 nm波段的近红外发光却随之增强, 而位于1100 nm波段近红外发光和源于Bi²⁺的红光则减弱. 根据结构自还原机理及碱土离子半径变化对玻璃近红外超宽带发光性质的影响, 讨论了Bi离子的近红外发光中心的归属. 上述研究表明玻璃结构自还原特性可以为Bi近红外发光机理研究以及高效Bi掺杂超宽带近红外发光玻璃的设计提供一种有效的思路和方法. 关键词： 玻璃 铋掺杂 近红外发光 自还原效应     

光学碱度对Tb3+掺杂Bi2O3-B2O3玻璃发光性能的影响

采用熔融法制备了Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃系统玻璃,使用激发、发射及拉曼光谱分析了光学碱度与玻璃结构及发光性能的关系,同时绘制了Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺的能级图。研究结果表明：Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃玻璃由[BO₃]、[BiO₃]、[BO₄]及[BiO₆]共同组成,且随着光学碱度由0.63增加到0.93,玻璃的结构逐渐疏松。高的光学碱度使部分Bi³⁺变为Bi²⁺,发出571 nm（²P_3/2（2）→²P_1/2）的光,Bi³⁺→Tb³⁺的能量降低。在光学碱度及Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺离子的共同作用下,随着光学碱度的提高,玻璃的发光颜色由黄绿色变为白色。     

掺Bi石英光纤的γ射线辐照和温度影响特性

采用改进的化学气相沉积法制备了尺寸为10/130 μm的掺Bi单包层石英光纤, 把光纤分成若干组之后置于不同剂量的⁶⁰Co γ辐射源下辐照, 测试了光纤在辐照前后的吸收谱和荧光谱, 并测试了光纤在全温度范围(-40–70 ℃)下荧光强度的变化. 实验结果表明, 辐照后700, 800 nm处的吸收峰显著增强, 这是由于辐照导致更多Bi 近红外活性中心的生成. 976 nm光抽运不同剂量辐照后的光纤, 中心位于1230 nm的荧光谱没有明显变化, 验证了掺Bi石英光纤用于太空及辐照环境下光通信的可能性. 在全温度范围内, 分析了荧光强度的变化规律, 为今后掺Bi光纤激光器的稳定工作提供了数据基础.     

稀土掺杂的NaGdF4上转换发光材料的合成与发光特性研究

采用水热法制备了一系列不同掺杂浓度的NaGdF₄:Re(Re=Tm³⁺,Er³⁺,Yb³⁺)上转换发光粉。通过X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和上转换发射光谱对样品进行了表征。XRD研究结果表明:合成的样品均为六方结构NaGdF₄。估算的平均晶粒尺寸为41~43 nm。在980 nm红外光激发下,Er³⁺和Yb³⁺共掺杂的NaGdF₄发光粉发出分别来自于Er³⁺离子²H_{11/ 2},⁴S_3/2→⁴I_15/2跃迁的绿光和⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁的红光发射,Tm³⁺和Yb³⁺共掺杂的NaGdF₄发光粉发出分别来自Tm³⁺离子的¹G₄→³H₆跃迁的蓝光、¹G₄→³F₄和³F_2,3→³H₆跃迁的红光和³H₄→³H₆跃迁的近红外光发射。Er³⁺,Tm³⁺和Yb³⁺共掺杂的NaGdF₄发光粉的发光强度及红、绿、蓝光发射的相对强度受Yb³⁺离子掺杂浓度的影响。对样品中可能的上转换发光机制进行了讨论。计算的色坐标显示:可通过改变掺杂离子浓度对上转换发光的颜色进行调控。     

Y3+和Gd3+对LaBO3:Eu3+发光粉结构和发光性能的影响

采用溶胶凝胶-燃烧法合成了系列不同掺杂浓度Y³⁺和Gd³⁺的LaBO₃∶Eu³⁺发光粉,对其结构、形貌和发光性能进行了表征。XRD研究结果表明：发光粉的结构与基质掺杂离子的种类和掺杂浓度有关系。荧光光谱结果表明：适量比例Y³⁺和Gd³⁺离子掺杂将提高LaBO₃∶Eu³⁺发光粉的发光强度。Y³⁺和Gd³⁺离子最佳掺杂摩尔分数分别为1.5%和12.5%。⁵D₀→⁷F₂与⁵D₀→⁷F₁跃迁发射的相对强度比值说明：掺杂改变LaBO₃∶Eu³⁺中Eu³⁺局域环境的对称性。发光性能改变主要受晶体结构、掺杂离子电负性影响。Gd³⁺离子掺杂更有利于发光粉结构稳定性和发光性能的改善。     

纳米单斜相Gd2O3：Bi3+,Nd3+的燃烧法制备和近红外发光

采用甘氨酸作为燃料,制备了单斜相Gd₂O₃：Bi³⁺,Nd³⁺纳米发光材料。使用X射线粉末衍射仪和TEM对样品的结构和形貌进行了表征,并研究了制备条件对样品的可见及近红外激发和发射光谱、发光强度、荧光寿命等的影响。结果表明,体系中存在高效的Bi³⁺→Nd³⁺能量传递过程,当Bi³⁺和Nd³⁺的掺杂摩尔分数分别为6%和2%时,单斜相Gd₂O₃：Bi³⁺,Nd³⁺荧光粉可以获得最强的近红外光发射。与单掺Nd³⁺的样品相比,单斜相Gd₂O₃中掺杂Bi³⁺和Nd³⁺后,样品的近红外发光增强近20倍。     

双波长Pr3+掺杂12CaO·7Al2O3的光存储特性

采用化学共沉淀法制备了Pr3+掺杂的12CaO·7Al2O3(C12A7:Pr3+)材料.通过X射线衍射(XRD)、发射光谱、激发光谱、余辉衰减曲线、热释发光及光激励发光等测试手段系统研究了C12A7:Pr3+材料的微观结构和光学性质.结果表明,C12A7是一种理想的适合Pr3+掺杂的基质材料,C12A7:Pr3+具有...     

钕敏化多层壳纳米结构的增强型染料敏化上转换发光

对于稀土离子掺杂的上转换发光,由于稀土离子吸收截面小、吸收范围窄,导致其发光强度受限.最近,在稀土上转换纳米粒子的表面连接近红外染料分子敏化发光,被证实是提高上转换发光强度的有效策略.然而,将染料分子连接经典的稀土Yb掺杂纳米粒子,并不能有效利用染料分子的敏化能力.针对这一问题,本文通过高温热分解法成功制备了Nd3+敏...     

新型红色荧光粉Na2Ca4(PO4)2SiO4:Eu3+,Bi3+的制备及发光特性

用高温固相法合成了用于白光LED的Na2Ca4(1-x-y)(PO4)2SiO4:xEu3+,yBi3+红色荧光粉.研究了助熔剂H3BO3、二次煅烧时间和稀土掺杂量等制备条件对样品发光性质的影响.结果表明,在1 200℃、助熔剂H3BO3加入量为样品质量的3.8%时可得到更有利于发光的α-NCPS基质,而且掺入Eu3+...     

Ultra-broad near-infrared emission of Bi-doped SiO2 Al2O3 GeO2 optical fibers

Bi-doped SiO 2 –Al 2 O 3 –GeO 2 fiber preforms are prepared by modified chemical vapor deposition (MCVD) and solution doping process. The characteristic spectra of the preforms and fibers are experimentally investigated, and a distinct difference in emission between the two is observed. Under 808-nm excitation, an ultra-broad near-infrared (NIR) emission with full-width at half-maximum (FWHM) of 495 nm is observed in the Bi-doped fiber. This observation, to our knowledge, is the first in this field. The NIR emission consists of two bands, which may be ascribed to the Bi 0 and Bi + species, respectively. This Bi-doped fiber is promising for broadband optical amplification and widely tunable laser.