掺杂ZnS半导体纳米微晶材料的研究进展

对以ＺｎＳ：Ｍｎ＾２＋为代表的掺杂半导体纳米微晶材料的制备与应用进行了综述并对其发展进行了展望。     

纳米晶ZrO2:Sm3+的制备与发光性质研究

用化学共沉淀法制备了Sm3 掺杂浓度不同、煅烧温度不同的纳米晶ZrO2:Sm3 系列发光粉体,所制备的粉体均具有Sm3 离子特征强室温荧光发射.通过XRD分析发现:经600℃煅烧2 h后制备的纳米晶ZrO2:Sm3 是四方相结构;经800℃煅烧2 h得到的样品,以四方相为主,有少量单斜相;经950℃煅烧2 h后得到的样品,以单斜相为主,四方相的比例较小.不同煅烧温度下样品发光性质研究表明:因经不同温度煅烧制备的样品所处晶体场环境不同,发光中心也不同,经800和950℃煅烧的样品中稀土离子占据两种不同的格位,其一为四方相格位,其二是单斜相格位;ZrO2基质与Sm3 之间有能量传递,单斜相结构更有利于能量传递.荧光强度与掺Sm3 浓度关系研究表明:荧光强度先随Sm3 浓度提高而增强,在浓度达0.7%(摩尔分数)时达到最大,然后又随之降低.     

高压下ZnS荧光材料中锰与稀土的相互作用

本文系统地研究了高压条件下,硫化锌荧光材料中锰离子与稀土离子的相互作用。发现由于压力的作用,使锰离子和稀土离子的发光峰值均发生红移,尤以锰离子更为明显。本文较详细地讨论了引起峰值移动的原因。另外压力改变了锰离子和稀土离子之间的相互作用距离,从而使它们之间的能量传递几率增大。     

稀土掺杂氟化镁钾纳米晶的合成及其光谱特性

采用微乳液法合成了Eu²⁺,Ce³⁺单掺和双掺KMgF₃纳米晶,分析了样品的结构与形态. 结果表明,所合成的样品均为单相,颗粒粒度分布均匀. 讨论了光谱特性并与高温固相法合成的产物作了对比. 研究发现,在KMgF₃纳米晶双掺体系中,由于Eu²⁺和Ce³⁺竞争吸收激发能,只能观察到Ce³⁺的发射带; 而在KMgF3多晶共掺体系中,因为存在Ce³⁺→Eu²⁺能量传递过程,只能观察到Eu²⁺的发射峰.     

PVK掺杂稀土铕配合物的电致发光中的能量传递过程

将Michler‘s Ketone(MK)作为协同配体与一种β－双酮类稀土配合物Eu(fod)3的氯仿溶液混合，两者有效配合生成一种新的稀土配合物Eu(fod)3MK，它的吸收谱中有一Michler‘s Ketone和Eu(fod)3都不具有的新的吸收峰，吸收边在450nm附近。这一新的吸收峰与PVK的发射谱有很好的重叠，从而使能量可以有效地通过Forster能量转移方式由PVK传递给稀土配合物。将这种新的稀土配合物掺杂到导电聚合物PVK中，并以它们为发光层制成电致发光器件。结果表明：加入协同配体后的光致发光和电致发光中，PVK的发射均被有效抑制。这说明MK贩加入大大提高了由聚合的基质向稀土配合物进行能量传递的效率。     

化学沉淀法用于多种形貌ZnS纳米晶的可控合成

以辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)为表面活性剂, 二甲基甲酰胺(DMF)/水为溶剂, 用沉淀法制备了纳米球、纳米棒、纳米片等多种形貌可控的ZnS纳米晶, 并且用透射电子显微镜、X射线衍射、紫外吸收、荧光光谱对其进行了表征, 并且分析了其形貌转变机理.     

微波辅助合成发光可调ZnS∶Cu纳米晶

以巯基丙酸(MPA)为稳定剂, 利用微波辐射加热方法制备了水溶性的Cu掺杂的ZnS纳米晶. 通过改变微波条件, 可以在460～572 nm之间实现对ZnS∶Cu纳米晶发射峰位的连续调控. 通过XRD、 UV-Vis、荧光及荧光衰减对ZnS∶Cu纳米晶的结构和发光性质进行了详细探索, 并利用时间分辨荧光光谱对其发光机理进行了初步研究.     

微波辅助合成发光可调ZnS∶Cu纳米晶

以巯基丙酸(MPA)为稳定剂,利用微波辐射加热方法制备了水溶性的Cu掺杂的ZnS纳米晶.通过改变微波条件,可以在460~572nm之间实现对ZnS∶Cu纳米晶发射峰位的连续调控.通过XRD、UV-Vis、荧光及荧光衰减对ZnS∶Cu纳米晶的结构和发光性质进行了详细探索,并利用时间分辨荧光光谱对其发光机理进行了初步研究,     

ZnS∶Cu纳米微粒的光致发光特性

采用水热法合成ZnS∶Cu纳米粉体，研究了Cu物质的量分数在0～2%范围变化时对ZnS纳米粉体光致发光特性的影响。室温下，用310 nm的波长的光激发发光体，在荧光发射图谱(PLE)中同时观察到了5个发射峰，其中398、423、445～458 nm处的发光属于蓝色发光光谱的分裂，488、530 nm处则为绿色发光光谱的分裂，微量杂质铜的掺入在ZnS晶体中产生新的能级是导致光谱分裂的主要原因。初步探讨了不同发射波长的发射机理。通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品的相结构和形貌进行了表征，结果表明，产物均为立方相结构，粒径大小约为10 nm。紫外可见吸收(UV-Vis)光谱中，吸收峰出现在320 nm附近，由于量子尺寸效应出现了明显的蓝移现象。     

铽-铕共掺杂的硅酸铝钠荧光体的光致发光性能及能量传递

采用温和的固相反应法合成了具有四方相结构的铽一铕共掺杂的硅酸铝钠(NaAlSiO_4:Tb~(3+),Eu~(3+))发光材料.利用粉末X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、时间分辨光谱(TRPL)以及荧光寿命等手段对合成的样品进行表征.研究结果表明:通过改变NaAlSiO_4:Tb~(3+),Eu~(3+)中Eu~(3+)离子的掺杂浓度,可实现其绿光及红光发射的调控;由于Tb~(3+),Eu~(3+)离子间的有效能量传递,Tb~(3+)离子的共掺杂可显著增强该基质中Eu~(3+)离子的发光性能;该能量传递现象可由TRPL光谱等手段进行证实,根据荧光寿命的数值计算可知,从Tb3~(3+)向Eu~(3+)离子的能量传递效率高达95%.     

Incorporating Rare-Earth Terbium(III) Ions into Cs2AgInCl6:Bi Nanocrystals toward Tunable Photoluminescence

The incorporation of impurity ions or doping is a promising method for controlling the electronic and optical properties and the structural stability of halide perovskite nanocrystals (NCs). Herein, we establish relationships between rare-earth ions doping and intrinsic emission of lead-free double perovskite Cs₂AgInCl₆ NCs to impart and tune the optical performances in the visible light region. Tb³⁺ ions were incorporated into Cs₂AgInCl₆ NCs and occupied In³⁺ sites as verified by both crystallographic analyses and first-principles calculations. Trace amounts of Bi doping endowed the characteristic emission (⁵D₄→⁷F_6-3) of Tb³⁺ ions with a new excitation peak at 368 nm rather than the single characteristic excitation at 290 nm of Tb³⁺. By controlling Tb³⁺ ions concentration, the emission colors of Bi-doped Cs₂Ag(In_1−xTb_x)Cl₆ NCs could be continuously tuned from green to orange, through the efficient energy-transfer channel from self-trapped excitons to Tb³⁺ ions. Our study provides the salient features of the material design of lead-free perovskite NCs and to expand their luminescence applications.     

稀土配合物发光中的能量传递研究

就稀土发光的能量传递开展了3个方面的初步研究。首先,研究了稀土镧和铕掺杂后共发光的现象和机制;其次是研究了稀土铽配合物作为能量传递桥可以将能量从导电高分子聚乙烯咔唑（PVK）有效地传递给铕配合物;第三,发现通过物理掺杂的方法可以改变稀土铕配合物的激发光谱的形状,使其向着长波长方向移动,这样可以使铕配合物的激发光谱和PVK的发射光谱发生更大的重叠,从而增强它们之间的能量传递效率。     

A Theoretical Model of Energy Transfer between Rare Earth Ions in Crystals

The limitation of the random walk theory of energy transfer between rare earth ions in crystals published in literatures is pointed out in this paper. A modified model, which can be used in any level of rare earth ion concentration when the interaction between donor and acceptor is different from that between donors, is introduced. measured fluorescence lifetimes of Yb^3＋：YAl3（BO3）4 This model has been applied to analyze the with a series of Yb^3＋ concentrations.     

表面对纳米微粒中稀土离子光谱性质的影响

对于稀土和过渡金属这样的离子中心,由于电子轨道的半径小，纳米尺度的限域对能级位置和跃迁速率的影响并不显著，表面效应成为这类材料与相应体材料光谱性质出现差异的主要因素。把使稀土离子光谱性质产生可测量变化的环境用一个以其为中心、半径为D的作用球表示，可以定义纳米材料厚度为D的表面层。用完整晶格的晶体场和一个补偿电荷的场近似描述表面层中稀土离子的晶体场。本文用这个模型分析了纳米微粒中稀土离子光谱的非均匀宽化，激光选择激发下发射光谱随激发波长的变化，非选择激发下发射光谱随温度的变化以及跃迁分支比的变化等实验现象。     

单基双掺稀土三基色荧光体系的发光特性

利用Ｅｕ＾３＋和Ｔｆｂ＾３＋对一对三价稀土离子之间电子组态具有共轭性的特征,双掺到同一基质中,由于电子转移,部分Ｅｕ＾３＋转换成Ｅｕ＾２＋,使发红光的Ｅｕ＾３＋、发绿光的Ｔｂ＾３＋和发蓝光的Ｅｕ＾２＋共存于同一体系。在空气气氛中合成了单基双掺稀土三基色荧光粉ＣａＢＰＯ５：Ｅｕ,Ｔｂ,研究了２５４和３６５ｎｍ激发下荧光体的发射特性。在双掺体系中引入Ｃｅ＾３＋,由于Ｃｅ＾３＋的敏化作用增强了Ｅｕ＾２＿     

Incorporating Rare‐Earth Terbium(III) Ions into Cs2AgInCl6:Bi Nanocrystals toward Tunable Photoluminescence

The incorporation of impurity ions or doping is a promising method for controlling the electronic and optical properties and the structural stability of halide perovskite nanocrystals (NCs). Herein, we establish relationships between rare‐earth ions doping and intrinsic emission of lead‐free double perovskite Cs₂AgInCl₆ NCs to impart and tune the optical performances in the visible light region. Tb³⁺ ions were incorporated into Cs₂AgInCl₆ NCs and occupied In³⁺ sites as verified by both crystallographic analyses and first‐principles calculations. Trace amounts of Bi doping endowed the characteristic emission (⁵D₄→⁷F_6‐3) of Tb³⁺ ions with a new excitation peak at 368 nm rather than the single characteristic excitation at 290 nm of Tb³⁺. By controlling Tb³⁺ ions concentration, the emission colors of Bi‐doped Cs₂Ag(In_1?xTb_x)Cl₆ NCs could be continuously tuned from green to orange, through the efficient energy‐transfer channel from self‐trapped excitons to Tb³⁺ ions. Our study provides the salient features of the material design of lead‐free perovskite NCs and to expand their luminescence applications.     

纳米晶稀土永磁材料的制备和磁性

介绍了纳米晶稀土永磁材料的制备和磁性方面的有关研究工作, 主要内容有: 低钕快淬Fe3B基钕铁硼新型纳米晶复合稀土永磁材料的相结构与磁性, 快淬Pr2Fe14B/α-Fe型纳米复合稀土永磁材料的微结构与永磁性, 快淬Sm-Co基稀土永磁材料的织构与磁各向异性的关系, 以及纳米晶稀土永磁材料的矫顽力机制和模拟计算研究等.     

稀土掺杂的(K, Sr)Cl·SiO2复合凝胶的荧光性能

采用sol gel法制备了单掺铕及共掺铕、铈的(K,Sr)Cl·SiO2复合凝胶,研究了复合凝胶的荧光性能。根据荧光测试结果,复合凝胶中,Eu3+在没有还原剂的作用下,可以与基质作用形成还原态的Eu2+,复合凝胶表现出相应的Eu2+荧光性能;研究认为,Ce3+,Eu3+共掺杂时,复合凝胶激发光谱与发射光谱峰位基本不变,但强度有所不同。330nm处的激发光谱明显增强,且发射光谱随Ce3+的掺杂量增加而增强。当Ce3+掺杂浓度为3.0%(原子分数)时,复合凝胶具有最大的荧光发射强度,表明Ce3+具有很好的敏化作用。在Ce3+,Eu3+共掺杂复合凝胶体系中,复合凝胶荧光强度增大的原因既可能是电子转移过程,也可能是Ce3+→Eu2+的能量传递过程所致。