Phase transformation and morphology tuning of β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+) nanocrystals through K~+ ions codoping

In this work, a simple method to modulate the crystal phase and morphology with a large amount of K+ions codoping is proposed. The phase changes to the mixture of β-Na YF4 and β-KYF4 with increasing the content of K+ions to 80 mol%.When it exceeds 80 mol%, β-Na YF4 disappears gradually and β-KYF4 dominates with a poor crystalline. In addition, the morphology changes from nanosphere to nanoplate, and then to nanoprism, which indicates that a higher content of K+ions favors the growth rates along [0001] than the [10-10] of the nanocrystals. Additionally, the upconversion(UC) luminescence properties and the ratio of red/green(R/G) UC intensity of samples with different phases and morphologies are detected,which makes it possible to tune the UC fluorescence by varying the concentration of K+ions.     

Effect of nanocrystals on up-conversion luminescence of Er~(3+),Yb~(3+) co-doped glass-ceramics

A new class of transparent glass-ceramics attracted much attention in the past decades[1,2], in which the fluoride nanocrystals doped with rare earth ions were dispersed in an oxide network. The optical proper- ties of rare earth ions in oxyfluoride glass depend on the fluoride nanocrystals, and the mechanical proper- ties depend predominantly on the oxide host. Hence, the oxyfluoride glass-ceramics are promising materials for op- tical amplifiers and laser up-conversion applications[3,4]. Wan…     

Spectra and lasing properties of Er~(3+),Yb~(3+):phosphate glasses

The effects of Al_2O_3, Yb_2O_3, Er_2O_3 and OH~- on spectral properties of P_2O_5.Na_2O.SrO.Al_2O_3.Yb_2O_3.Er_2O_3 erbium phosphate glass were studied. 5, 8, and 13 mol% Al_2O_3, 4, 5, 6, 7 and 8 mol% Yb_2O_3 and0.05, 0.2, and 0.4 mol% Er_2O_3 were used. It was found that Al_2O_3 can improve fluorescent lifetime ofEr~(3+)ions, but the integrated absorption cross section of Er~(3+)ions decreases with the increase of Al_2O_3concentration. Evaluating from energy transfer efficiency of Yb~(3+)to Er~(3+)and spectral parameters ofYb~(3+)and Er~(3+),we conclude that 6 mol% Yb_2O_3 and 0.4 mol% Er_2O_3 are needed for LD pumped     

Intense frequency upconversion fluorescence of Er~(3+)/Yb~(3+) co-doped lithium-strontium-lead-bismuth glasses

Infrared-to-visible upconversion fluorescence of Er3+/Yb3+ co-doped lithium-strontium-lead-bismuth (LSPB) glasses for developing potential upconversion lasers has been studied under 975-nm excitation. Based on the results of energy transfer efficiency and upconversion spectra, the optimal Yb3+-Er3+ concentration ratio is found to be 5:1. Intense green and red emissions centered at 525, 546, and 657 nm, corresponding to the transitions 2H11/2→4 I15/2, 4S3/2→4 I15/2, and 4F9/2→4 I15/2, respectively, were observed. The quadratic dependence of the 525-, 546-, and 657-nm emissions on excitation power indicates that a two-photon absorption process occurs under 975-nm excitation. The high-populated 4I11/2 level is supposed to serve as the intermediate state responsible for the upconversion processes. The intense upconversion luminescence of Er3+ /Yb3+ co-doped LSPB glasses may be a potentially useful material for developing upconversion optical devices.     

不同波长激发下YLiF_4∶Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)的发光

水热法合成了YL iF4∶Er3 ,Tm3 ,Yb3 ,其中Er3 、Yb3 和Tm3 的摩尔分数分别为1%、1.5%和2%。当用355 nm光激发时,其发光为蓝色,峰值位于450 nm,对应于Tm3 的1D2→3F4跃迁。用378 nm激发时,发光为绿色,主要发光峰位于552 nm。980 nm光激发时,发光为白色,发光峰分别位于665(651),552(543),484,450 nm处,并在648 nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。YL iF4∶Er3 ,Tm3 ,Yb3 的蓝光来源于Tm3 的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Er3 的4S3/2和2H11/2到基态4I15/2的跃迁,红光既来源于Tm3 的1G4→3F4的跃迁,也来源于Er3 的4F9/2→4I15/2的跃迁。在上转换发光中,还探测到了紫外光359 nm的发射。监测665 nm得到的激发光谱不同于监测552 nm的激发光谱,在665 nm的激发光谱中出现了对应Tm3 的1G4能级的峰。在双对数曲线中,蓝光484 nm、绿光552 nm和红光665 nm的斜率分别为2.25、2.28和2.21,紫外光359 nm的斜率为2.85。因此在980 nm激发下,蓝光484 nm、绿光552 nm和红光665 nm都是双光子过程,紫外光359 nm的发射是三光子过程。     

基于NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光材料的色彩设计

采用共沉淀法制备β-NaYF4:Yb3+,Er3+。X射线衍射图谱结果表明退火有利于β相生长。样品在970nm处有一强烈吸收峰,利用980nm激光激发样品,实现红、绿、蓝三色上转换发光;其中蓝光相对较弱,红、绿光的发射峰分别为521,539,659nm。速率方程表明红、绿发射对应跃迁均是双光子过程,实验结果与理论分析相符。此外,对红、绿发射带面积比的研究表明激发功率和Yb3+掺杂量影响发光颜色;进而可实现简便的色彩设计。     

水热合成NaGdF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)及Na(Y,Gd)F_4∶Yb~(3+),Er~(3+)的尺寸控制及发光性能研究

采用水热法制备NaGdF4∶Yb3+,Er3+及Na(Y,Gd)F4∶Yb3+,Er3+,通过改变温度、时间、pH、柠檬酸三钠浓度比、氟源浓度比及掺杂Y3+浓度来调节颗粒的尺寸及研究其对发光强度的影响。通过XRD、FE-SEM、PL测试对样品进行表征分析。当溶液呈强酸性时,形成的是纯GdF3相;pH提高后,GdF3转变为β-NaGdF4相。柠檬酸三钠含量的增加会抑制颗粒尺寸的生长从而降低发光强度。氟源含量的增加会使颗粒沿(001)面生长,发光强度也增大。而随着掺杂Y3+含量的增加,颗粒尺寸增大,发光强度呈现先下降后升高的趋势。     

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。     

水热法合成纳米晶NaYF_4∶Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)的上转换发光特性

以EDTA为络合剂,用水热法合成了Er3+,Tm3+和Yb3+共掺杂的NaYF4纳米晶。XRD和TEM的结果表明:粒径约为30 nm,属于六方晶系。在980 nm半导体激光器激发下,研究了不同Er3+离子掺杂浓度对Tm3+和Er3+离子上转换发光性能的影响,光强与泵浦功率的双对数曲线表明,474,525,539,650 nm的发射均属于双光子过程,408 nm的发射属于三光子过程。讨论了样品的协作敏化和声子辅助共振能量传递的上转换发光机制。     

Strong upconversion luminescence in Er~(3+)/Yb~(3+)-doped halide modified tellurite glass

Upconversion luminescence of Er3+/Yb3+-doped halide tellurite glass is investigated experimentally upon 976-nm excitation. Three intense emissions centered at 525, 545 and 655 nm owing to the transitions 2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2 and 4F9/2→4I15/2, respectively, are observed when pumping power is as low as 20 mW. The upconversion mechanisms and power dependent intensities are discussed. The high-populated 4I11/2 level is supposed to serve as the intermediate state responsible for the upconversion processes.     

Sc~(3+)共掺杂对单个NaGdF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)微晶的上转换荧光调控

在高温、长时的水热氛围中,通过Sc~(3+)的共掺杂,制得了一类特殊的稀土掺杂氟化物微晶。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线探测器(EDX)和元素分布像(element mapping)对其晶相和形貌进行表征。结果表明,无Sc~(3+)共掺时,样品为六方相NaGdF_4基六角微米盘;有Sc~(3+)共掺时,六方相NaGdF_4基微晶与单斜相Na3ScF6基微晶共存于样品之中,并且随着Sc~(3+)掺杂浓度的升高,NaGdF_4基微晶发生了显著的形貌演变。值得一提的是,实际进入基质晶格的Sc~(3+)浓度远小于前驱物中Sc~(3+)的浓度。采用激光共聚焦显微技术测试了980nm激光激发下的单颗粒上转换光谱。结果表明,晶格内少量Sc~(3+)的有效介入,可诱导单个NaGdF_4∶Yb~(3+),Er~(3+)微晶内绿色荧光(~2H_(11/2)/~4 S_(3/2)→4 I15/2)对红色荧光(4 F9/2→4 I15/2)相对强度的显著调控,且随着Sc~(3+)掺杂浓度的增加逐渐升高。结合建议的上转换机制,对红色和绿色上转换荧光衰减曲线和对应发射带的积分强度对激发功率的依赖关系展开了详细分析。上转换荧光衰减曲线的上升时间随着Sc~(3+)掺杂浓度的升高逐渐缩短,红绿发射带积分强度对激发功率的依赖也随着Sc~(3+)掺杂浓度的升高变得更为明显,暗示了半径最小的稀土离子Sc~(3+)进入基质晶格后,从Yb~(3+)到Er~(3+)能量转移速率显著提升,使得绿光的~2H_(11/2)/~4 S_(3/2)激发态较红光的4 F9/2激发态更容易布居,从而产生可观的上转换荧光调控。此类微晶有望在荧光防伪、光学波导等领域获得重要应用。     

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+).     

YLiF4:Er3+,Yb3+中敏化剂浓度对发光的影响

用水热法合成了YLiF4：Er^3＋,Yh^3＋,Er^3＋的浓度固定为2mol％,Yb^3＋浓度变化范围是0～7mol％。在这个浓度范围内,980nm附近的吸收随着Yb^3＋浓度的增大而增强。用980nm激发得到的上转换发光强度随Yb^3＋浓度的增大而增强。在Yb^3＋浓度低于6mol％时,上转换发光强度随Yb^3＋浓度的增大变化的比较缓慢,当Yb^3＋浓度超过6mol％时,上转换发光突然增强。以Yb^3＋浓度是2mol％的样品为代表,研究了Er^3＋对应红光、绿光发射的激发光谱,并测试了不同波长激发下的红光发射和绿光发射,证明红光发射是来源于^4F9/2→^2I15/2,绿光是来自^4S3/2→^2I15/2和^2H11/2→^2I15/2。它们的上转换过程都是双光子过程。     

Er~(3+)∶YVO_4的频率上转换动力学分析

测量并分析了980nm抽运下Er3+∶YVO4晶体的上转换荧光,建立了描述Er3+离子跃迁的速率方程。通过求解速率方程并拟合1550nm,980nm和550nm的荧光衰减实验曲线,得到了4I13/2+4I13/2→4I15/2+4I9/2,4I11/2+4I11/2→4I15/2+4F7/2的频率上转换系数C22=9.221×10-17cm3s-1,C33=7.545×10-17cm3s-1。通过测量980nm抽运下的550nm荧光衰减谱,得到了4S3/2能级的主要上转换机制是以激发态吸收为主。     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂纳米晶CaWO_4的发光性质

利用共沉淀法制备了Er3+掺杂及Er3+/Yb3+共掺杂纳米晶CaWO4发光粉体,室温下观察到Er3+的下转换和上转换特征发射。研究了不同煅烧温度、不同掺杂浓度对Er3+离子特征发射的影响。结果表明:随着煅烧温度的升高,发射强度增强;掺杂浓度的改变,导致了Er3+的浓度猝灭现象,其适宜的掺杂原子数分数为0.6%。同时观测到O-W的电荷迁移态与稀土离子之间的能量传递现象,并给出了能量传递的模型。对Er3+的上转换研究观察到:在976nm激光激发下Yb3+对Er3+的上转换发射起到了很好的敏化作用,两个Yb3+同时将能量以共振方式传递给一个Er3+离子,Er3+、Yb3+共掺杂样品的绿光上转换过程展示了双光子过程。     

Sol-gel法制备Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末上转换发光特性

采用溶胶-凝胶法制备了8 mol%Er3+掺杂单一Yb2Ti2O7相粉末.976 nm半导体激光器激发Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末获得中心波长524、548 nm的绿色和660 nm的红色上转换发光,绿色和红色上转换发光强度(Igreen、Ired)随激光泵浦功率的增大而增强,且绿色和红色上转换发光均为双光子吸收过...     

980 nm激发下Er3+/Yb3+共掺杂ZrO2-Al2O3粉末的上转换发光特性

通过固相反应法制备了Er3+/Yb3+共掺杂ZrO2-Al2O3粉末的样品,并对样品在980nm激光激发下的上转换发光特性进行了研究.从发射光谱可以发现,在可见光范围内有3个强的发光带,一个位于654nm附近的红光带和两个分别位于545nm、525nm附近的绿光带,分别对应于Er3+离子的以下辐射跃迁:4F9/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2、2H11/2→4I15/2.其中又以Er3+离子的4F9/2→4I15/2跃迁产生的红色荧光辐射最强.对其上转换发光机制进行了分析,发现这三个发光过程都是双光子过程.对样品粉末进行了XRD检测,发现ZrO2主要以立方相为主,并且计算得到了这种立方结构的晶格常数.Al2O3固溶于ZrO2中,Al3+嵌入ZrO2后产生氧空位,导致ZrO2晶体的对称性降低,这种结构变化更有利于提高上转换效率,即上转换发光强度增强.     

不同波长激发下YLiF4：Er3+,Tm3+,Yb3+的发光

水热法合成了YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺,其中Er³⁺、Yb³⁺和Tm³⁺的摩尔分数分别为1%、1.5%和2%。当用355nm光激发时,其发光为蓝色,峰值位于450nm,对应于Tm³⁺的¹D₂→³F₄跃迁。用378nm激发时,发光为绿色,主要发光峰位于552nm。980nm光激发时,发光为白色,发光峰分别位于665(651),552(543),484,450nm处,并在648nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。YLiF₄:Er³⁺,Tm³⁺,Yb³⁺的蓝光来源于Tm³⁺的激发态¹G₄到基态³H₆的跃迁,绿光来源于Er³⁺的⁴S_3/2和²H_11/2到基态⁴I_15/2的跃迁,红光既来源于Tm³⁺的¹G₄→³F₄的跃迁,也来源于Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2的跃迁。在上转换发光中,还探测到了紫外光359nm的发射。监测665nm得到的激发光谱不同于监测552nm的激发光谱,在665nm的激发光谱中出现了对应Tm³⁺的¹G₄能级的峰。在双对数曲线中,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm的斜率分别为2.25、2.28和2.21,紫外光359nm的斜率为2.85。因此在980nm激发下,蓝光484nm、绿光552nm和红光665nm都是双光子过程,紫外光359nm的发射是三光子过程。     

Er3+单掺及Yb3+/Er3+双掺LaLiP4O12玻璃光谱性质研究

制备了Er3 +单掺杂及Yb3+/Er3+双掺杂四磷酸盐玻璃 ,测量了吸收光谱、荧光光谱 ,用McCumber理论计算Er3 +的发射截面 ,研究了其荧光特性、浓度猝灭及其机制、以及OH基对荧光强度和能量传递的影响 ,研究发现对四磷酸盐玻璃Yb3+的最佳浓度约为 1.82× 10 2 1ions/cm3,Er3+最佳浓度约为 0 .96× 10 2 0 ions/cm3。