Pr3+掺杂红色长余辉发光材料研究进展

Pr3+掺杂长余辉发光材料因其稳定高效的红色持久性发光而备受关注.近年来,Pr3+掺杂红色长余辉发光材料的基础研究和应用探索均取得了长足的进步.本文总结了Pr3+离子发光特性与电荷迁移带位置的关系,概述了最近报道的发光材料体系,讨论了余辉性能的优化途径,介绍了相关材料在信息加密、交流发光二极管(AC-LED)、生物成像...     

长余辉发光玻璃研究进展

介绍了长余辉发光玻璃的研究历程与进展，从长余辉发光玻璃的发展过程、发光机理、制备方法和发展现状等方面进行了分析，并对长余辉发光玻璃研究中存在的一些问题和发展方向提出了一些见解。     

三价镧系离子掺杂的Cd3Al2 Ge3O12的长余辉发光

系统地研究了三价镧系离子在Cd3Al2Ge3O12基质中的长余辉发光。总结了余辉性能与激活离子电负性的关系。研究发现该体系中易失电子的激活离子产生的余辉效果较好。在254nm紫外光激发下,基质和所有镧系离子(Pm除外)掺杂的样品都有发光和余辉。按照发光和余辉性质的不同可以将激活离子分为三类：Pr^3 、Tb^3 和Dy^3 等是有特征余辉发光的离子;Eu^3 和Sm^3 等是有特征发射,但没有特征余辉发光的离子;Ce^4 、La^3 、Nd^3 以及其他是没有特征发光的镧系离子。长余辉的产生是由缺陷引起的。由于Cd^2 离子在高温下容易挥发,基质中存在大量的Cd^2 离子空位,这种空位可以作为俘获电子的陷阱。同时为了补偿Cd^2 所产生的正电荷,在Cd^2 离子空位周围会有相应的负离子空位产生,比如氧离子空位。这种补偿作用的存在使得基质本身的缺陷种类和数量十分丰富,使得该体系的余辉性能比较优越。     

Eu3＋掺杂CaO的合成与红色长余辉发光性能研究

采用共沉淀结合高温分解方法合成了CaO：Eu3＋红色长余辉发光材料．X射线衍射分析表明,随着温度的升高,产物相结构逐渐由碳酸钙的混合相变为单相结构,继而生成单相氧化钙结构．CaO：Eu3＋的激发谱显示为255nm左右的一个宽激发带和393nm的激发峰,宽激发带来源于CaO晶格的电荷迁移（CTB）,发射光谱对应于Eu3＋的。D→7FJ（J=0,2,3,4）的跃迁．室温观察到CaO：Eu3＋强的红色长余辉发射,热释光测量证实在CaO：Eu蚪中存在深度大约为0．69eV的陷阱能级,这是CaO：Eu3＋在室温具有红色长余辉的微观原因．存在的陷阱能级可能来源于Eu3＋取代Ca2＋进入晶格后,由于电荷的不等价替换而引入了电子陷阱．余辉衰减曲线的研究表明,样品的余辉发光可能与陷阱及发光中心之间的量子隧穿有关．     

Eu,Dy共掺铝硼硅酸盐的长余辉发光玻璃

选择铝硼硅酸盐玻璃体系,高温熔融法制备了Eu,Dy掺杂的铝硼硅酸盐基质透明的玻璃,并对其进行了激发光谱和发射光谱的表征分析。实验结果表明：在空气气氛条件下制备的Eu^3＋,Dy^3＋掺杂的铝硼硅酸盐基质玻璃样品并不具备长余辉发光特性;而经过还原气氛处理后,Eu离子以二价形式存在,样品具有长余辉发光现象。其激发光谱是位于250-450nm的宽带谱,发光光谱峰值位于462nm处。     

热释光谱研究长余辉发光材料的陷阱能级

介绍了热释光剂量计和热释光的基本原理。通过测量长余辉发光材料的热释光谱,并采用一阶动力学近似,可以量化分析长余辉发光材料中的陷阱能级的深度、电荷密度等参数,并可以讨论陷阱能级与长余辉性能的关系,深入理解长余辉过程。     

稀土离子激活长余辉发光材料的最新研究进展

长余辉发光材料是一种新型储能材料。评述了基质组成和制备技术对长余辉发光材料发光特性的影响;介绍了黄绿光、蓝光和红光长余辉材料的最新研究进展和获得长余辉发光的关键因素,即结构缺陷形成的陷阱态和稀土掺杂的作用,并对长余辉发光材料今后的研究和应用做出了展望。     

用单光子计数系统测量长余辉材料的发光

本文介绍了单光子计数技术的基本原理,并通过对长余辉发光材料余辉衰减的测量,说明了单光子计数在精确测量弱光衰减过程中的优点。     

长余辉发光粉SrAl2O4：Eu，Dy在搪瓷涂层中的发光性质

采用高温固相反应法制备了SrAl2O4：Eu，Dy^3＋长余辉发光粉，将发光粉掺到以碱金属硼磷酸盐低熔点玻璃熔块为基质的搪瓷釉中，并通过丝网印刷技术涂搪到铝合金基板上，然后烧制成长余辉搪瓷。研究了发光粉的加入量、釉层厚度、烧成温度、烧成时间等搪瓷工艺的各个环节对搪瓷余辉性能的影响，制得性能稳定的长余辉涂层，余辉时间长达12h以上。这种发光搪瓷涂层可用于制作广告牌、交通标牌、建筑物标示牌等，在许多领域具有广阔的应用前景。     

温度对长余辉发光玻璃发光性能的影响

在还原气氛下, 制备了稀土Eu₂O₃ , Dy₂O₃掺杂的铝硅酸盐长余辉发光玻璃。分析了不同温度对SrAl₂O₄ : Eu, Dy发光玻璃的余辉发光的影响,比较了SrAl₂O₄ : Eu和SrAl₂O₄ : Eu, Dy发光玻璃的余辉发光的时间积分强度。结果表明:SrAl₂O₄ : Eu, Dy长余辉发光玻璃的发射光谱存在455,515 nm两个发射峰值,并且其余辉衰减正比于t^-0.8。SrAl₂O₄ : Eu, Dy长余辉发光玻璃余辉发光时间积分强度在150 K附近开始增加,并在275 K达到最大;Dy³⁺离子是造成空穴陷阱的主要原因。     

新型电子俘获型材料β-Sr2SiO4:Eu2+, La3+长余辉和光激励发光性能的研究

通过高温固相法在还原气体保护下制备出β-Sr₂SiO₄: Eu²⁺, La³⁺系列样品. 通过样品光谱显示, 光致发光、余辉及光激励发光中心均来自于Eu²⁺离子; 并且La³⁺ 的掺入有效增强光致发光、余辉及光激励发光强度. 热释光与余辉衰减测试证明, 与单掺Eu²⁺样品所具备的缺陷数量相比, 共掺La³⁺样品在浅陷阱区(T1区)较多的俘获中心数量是导致其余辉性能优化的主要因素; 其光激励发光强度的增强则归因于在深陷阱(T3区)的俘获中心数量增加. 共掺样品放置15h并在980nm红外激光激励后, 表现出光激励长余辉发光现象. 此现象的出现, 为电子俘获型材料的浅陷阱对深陷阱中的载流子再俘获过程的存在提供了直接证据. 因此, β-Sr₂ SiO₄: Eu²⁺, La³⁺ 材料可视为一种潜在的长余辉和光激励发光材料.     

氟氧化物玻璃陶瓷中铒激活中心的双光子三光子与四光子近红外量子剪裁发光

研究了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的双光子、三光子与四光子近红外量子剪裁发光.我们测量了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的X 射线衍射谱、吸收谱、从可见到近红外的发光光谱与激发光谱.当Er3+浓度从0.5％增加到2.0％,发现铒离子的4I15/2→2G7/2,4I15/2→4G9/2,4I15/2→4G11/2,4I15/2→2H9/2,4I15/2→(4F3/2,4F5/2),4I15/2→4F7/2,4I15/2→2H11/2,4I15/2→4S3/2,4I15/2→4F9/2,与4I15/2→4I9/2红外激发谱峰的强度增加了大约5.64,4.26,2.77,7.31,6.76,4.75,2.40,11.14,2.88,和4.61倍,同时,铒离子的4I15/2→2G7/2,4I15/2→4G9/2,4I15/2→4G11/2,4I15/2→2H9/2,4I15/2→(4F3/2,4F5/2),与4I15/2→4F7/2的可见激发谱峰的强度减小了1.36,1.93,3.43,1.01,2.24和2.28倍.也就是说我们发现红外发光与激发的强度都增强了2～11倍,与此相伴的可见的发光与激发强度都减小了一到三倍.而且,1 543.0与550.0 nm发光的激发谱不仅在峰值波长而且也在波峰形状上非常相近.上述实验结果证实了所看到的现象为多光子近红外量子剪裁发光现象.为了更好的分析量子剪裁的过程与机理,还测量了主要的可见与红外发光强度随激发强度的改变;发现所有可见和红外发光强度都基本上是随激发强度成线性变化关系;其中,可见的发光强度随激发强度的改变呈略大于线形一次幂的变化关系,它是由于小的激发态吸收造成的;而1 543.0 nm红外发光强度随激发强度的变化呈略小于线形一次幂的变化关系,它即是量子剪裁发光的特征现象.还发现4I9/2能级的双光子量子剪裁主要由{4I9/2→4I13/2,4I15/2→4I13/2} ETr31-ETa01交叉能量传递所导致;4S3/2能级的三光子量子剪裁主要由{4S3/2→4I9/2,4I15/2→4I13/2} ETr53-ETa01和{4I9/2→4I13/2,4I15/2→4I13/2} ETr31-ETa01交叉能量传递所导致;2H9/2能级的四光子量子剪裁主要由{2H9/2→4I13/2,4I15/2→4S3/2} ETr91-ETa05,{4S3/2→4I9/2,4I15/2→4I13/2} ETr53-ETa01和{4I9/2→4I13/2,4I15/2→4I13/2} ETr31-ETa01交叉能量传递所导致.上述研究结果对目前的全球热点新一代量子剪裁太阳能电池很有价值.     

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。     

Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃的发光性能

采用传统高温熔融法合成了玻璃组成为B2O3-GeO2-15GdF3-(40-x)Gd2O3-xEu2O3(0≤x≤10)的Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃。在硼锗酸盐玻璃基质中,Gd2O3和GdF3稀土试剂的总含量高达55%,从而确保其密度高于6.4 g/cm^3。闪烁玻璃的光学性能通过光学透过光谱、光致发光光谱、X射线激发发射(XEL)光谱和荧光衰减曲线来表征。玻璃中Gd^3+→Eu^3+离子的能量传递通过激发光谱、发射光谱和Gd^3+-Eu^3+离子间距得到证明,同时也确定了在紫外线和X射线激发下Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃的最佳浓度。Judd-Ofelt理论分析了玻璃中Eu―O键的共价性随Eu^3+掺杂浓度增加而显著增强。Eu^3+激活氟氧硼酸锗酸盐闪烁玻璃在80~470 K温度范围内荧光衰减曲线和发射光谱的温度依赖关系最终证实了其具有较好的发光稳定性。     

纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er3+Yb3+离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制

研究了纳米相氟氧化物玻璃陶瓷中Er3+Yb3+离子对的量子剪裁发光造成的强的光谱调制现象。测量了Er3+Yb3+双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的X射线衍射谱、表面形貌、激发光谱、吸收光谱、和发光光谱;而且也与Tb3+Yb3+双掺纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的相对应的光谱参数进行了比较。发现378 nm光激发样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV所导致的652.0 nm红色发光强度为522 nm光激发时的680.85倍和303.80倍;我们还发现378 nm光激发所导致的样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的 652.0 nm红色发光强度为样品(C) Er(0.5%)∶FOV 的491.05和184.12倍。我们还发现在378 nm光激发时的样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的{978.0和1 012.0 nm}红外发光强度依次分别为样品(C) Er(0.5%)∶FOV 的{58.00和293.62}倍和{25.11和 67.50}倍。更进一步,对于652.0 nm波长发光的激发谱,发现(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的378.5 nm激发谱峰强度是(C) Er(0.5%)∶FOV的大约606.02和199.83倍。同时,也发现样品(A) Er(1%)Yb(8.0%)∶FOV和样品(B) Er(0.5%)Yb(3.0%)∶FOV的一级量子剪裁红外1 012或978 nm发光强度为样品(D) Tb(0.7%)Yb(5.0%)∶FOV的二级量子剪裁红外976 nm发光强度的101.38和29.19倍。发现的该量子剪裁是目前所报道的最强的量子剪裁。因此,相信所发现的氟氧化物纳米玻璃陶瓷中Er3+Yb3+离子对的一级量子剪裁发光是强的可以作为量子剪裁层应用到提高晶硅太阳能电池的发电效率。研究结果也能加速对目前国际热点的下一代环保的光谱调制太阳能电池的探索。     

熔制温度对铋离子掺杂钡铝硅酸盐玻璃发光性能的影响

研究了熔制温度对铋离子掺杂钡铝硅酸盐玻璃发光性能的影响.当用紫外光和808nm的激光二极管激发时,分别在425nm和1330nm附近观察到可见和宽带红外发光.可见荧光的发射强度随着熔制温度的升高逐渐下降,而红外发光强度随着熔制温度的升高先是增强然后减弱.对光致发光的机理进行了探讨.     

Pb~(2+)掺杂导致的CaF_2中Yb~(3+)离子三聚体合作发光猝灭

利用978 nm近红外光激发样品Ca F2∶Pb2+,Yb3+,在室温下观察到二价Pb2+离子在383 nm附近的紫外上转换发光。该发射峰对应于Pb2+离子的3P0"1A1g(1S0)跃迁。瞬态光谱测量结果表明:在这个材料体系中,Pb2+离子的激发来自于Yb3+离子三聚体的合作敏化。但是随着Pb2+离子掺杂浓度的提高,Yb3+离子三聚体遭到结构性破坏,导致其合作发光减弱。本文首次利用Pb2+离子掺杂造成Yb3+离子三聚体的结构性破坏,从而引起合作荧光猝灭,并对在Ca F2基质中因其他二价离子的掺入而造成的Yb3+三聚体合作发光猝灭给予了合理的解释。     

Cooperative luminescence and absorption in ytterbium doped aluminosilicate glass optical fibres and preforms

The cooperative luminescence and absorption properties of Yb³⁺ doped aluminosilicate glass optical fibres and preforms are investigated in detail. In accordance with previous investigations, both the visible cooperative luminescence and the infrared luminescence decay measurements have been resolved into a single exponential decay component. We show that for a glass with similar Yb³⁺ dopant concentration but more Al³⁺, the glass emits less visible luminescence. Absorption loss measurements completed on fibre samples revealed a broad absorption in the 350-500 nm range, which we propose is due to a combination of Yb²⁺ absorption and cooperative absorption from Yb³⁺ ion pairs.     

掺铈、钆、铽的三磷酸镧的合成及其光谱

本文首次采用溶液沉淀法合成了一系列LaP3O9:Ce、Gd、Tb磷光体.经X射线结构分析表明、它们是较纯的LaP3O9相,系环状结构,属于正交晶系,其晶胞参数为a=11.19(Å),b=8.54(Å),c=7.28(Å).测定了这些化合物的激发和发射光谱、相对亮度及Ce3+的荧光寿命,观察到在此基质中Ce3+与Gd3+光谱重叠,它们之间存在着一定的相互作用,Ce3+能有效地敏化Tb3+,从而大大地增强Tb3+的发射,LaP3O9:Ce、Tb可能成为一种新的高效绿色发光材料.在Ce-Tb共掺的体系中加入少量Gd却使发光亮度稍有下降,这可能是由于Gd3+的竞争吸收和独立发射所致.从Ce3+的荧光寿命变化可知,Ce3+对Gd3+的能量传递较弱,而Ce3+对Tb3+则很有效.     

红色Bi4 Ge3 O12晶体在低温下的发光性能

用下降法制备了Bi₄Ge₃O₁₂晶体,发现生长出来的圆柱状晶体外侧呈现淡红色。对红色Bi₄Ge₃O₁₂晶体进行了低温(至8 K)下的近红外发射光谱及衰减寿命等测试分析。发现低温时(200 K以下)红色Bi₄Ge₃O₁₂在1 150 nm等波长处有较强的发射峰,强度随温度降低而增强,衰减时间为几百μs。