白色荧光粉CaF2∶Yb3+/Eu3+/La3+的制备及其上转换发光特性

采用改进的两步高温固相熔融法制备了Yb^3+、Eu^3+、La^3+共掺杂CaF 2的上转换荧光粉。基于荧光猝灭原理,通过改变La^3+掺杂浓度来调节CaF 2∶Yb^3+/Eu^3+材料的发光性能,并在980 nm近红外光激发下,获得了该材料的白色上转换发光(UCL)。在该发光体系中,Yb^3+不仅起到了敏化Eu^3+的作用,同时,Yb^3+二聚体(Yb^3+-dimer)自身合作发出波长范围480~540 nm的绿色荧光。而白光三基色中的绿光正是来自Yb^3+二聚体的合作发光。Eu^3+则作为激活剂,同时发出红色和蓝色荧光。荧光寿命测试结果表明Yb^3+-dimer与Eu^3+之间存在有效的能量传递。值得注意的是,在980 nm激光激发下,1%La^3+掺杂的样品表现出最佳的红、绿、蓝三基色光比列,实现了材料的上转换白光发射,其色度坐标为(0.311,0.340)。     

3d~5金属离子共掺杂NaYF_4:Yb,Er纳米晶的上转换发光

采用水热法制备了Mn~(2+)/Fe~(3+)共掺杂的NaYF_4上转换纳米晶,通过改变掺杂浓度来调控晶相、晶粒尺寸以及上转换荧光发射强度。以Fe~(3+)共掺杂的上转换纳米晶为晶核,通过改变反应时间来调控SiO_2壳厚度,观察到上转换荧光发射强度在反应4 h的条件下出现最大值。Mn~(2+)/Fe~(3+)共掺杂的上转换纳米晶样品整体上转换荧光强度分别提高到3.7倍和4.5倍,同时Fe~(3+)共掺样品的红色上转换荧光增强近7倍。基于近红外980 nm激光激发下的稳态光谱研究,提出Yb~(3+)-过渡族离子和Er~(3+)之间的能量传递以及晶场对称性的改变引起了这种增强效应,随着过渡族离子掺杂浓度的增加,过渡族离子之间的交换相互作用导致上转换荧光的猝灭。     

Er3+:Yb3+共掺杂氟氧混合物玻璃的上转换发光研究

制备了化学配方为 (5 0 -x)GeO2 ·PbF2 ·WO3·(6 +x)CdF2 ·1 4Yb2 O3·0 6Er2 O3(x =10 ,2 0 ,30 )氟氧混合物玻璃。研究了 930nm发光二极管激发下Er3+ :Yb3+ 共掺杂情形下的Er3+ 离子的上转换发光特性 ,观测到了Er3+ 离子中心波长位于 5 4 3,5 5 0和 6 5 5nm处的三个强荧光发射带。通过对样品的反斯托克斯喇曼光谱的测量 ,确定了基质的最大声子能量 ,在此基础上分析了上转换荧光的产生机制。利用基质的平均电负性差和平均阳离子场强这两个参数 ,讨论了基质材料中GeO2 和CdF2 含量的调整对上转换发光的影响。     

Tm3+/Yb3+共掺碲铅锌镧玻璃的能量传递和上转换发光

制备了Tm3+/Yb3+共掺TeO2-PbO-ZnO-La2O3玻璃,研究了玻璃红外吸收光谱和980 nm激光抽运下上转换发光光谱,分析了上转换发光机制.基于Tm3+和Yb3+的能级图及上转换机制建立了速率方程,得出了稀土离子各能级的粒子数分布密度以及Tm3+与Yb3+之间的能量转移系数Cbi(i=0,1,3).结果表明,随着PbO加入,Yb3+:2F5/2与Tm3+:3H4间的能量转移不断增加,上转换蓝光的发光强度明显增强.     

上转换纳米粒子CaF2∶E3+,Yb3+的合成及其温敏特性

采用水热合成法制备了CaF2∶Yb3+,Er3+上转换纳米粒子.在980 nm激发下,研究了来源于Er3+的2H11/2/4S3/2→4I15/2跃迁的绿光发射和来源于4F9/2→4I15/2跃迁的红光发射.由于Er3+具有一对热耦合能级(2H11/2/4S3/2),所合成的样品在293～573 K温度范围内有良好的温敏特性.利用荧光强度比(FIR)技术,测得样品在483 K时具有最大灵敏度0.002 85 K-1.     

Er3+/Yb3+/Tm3+共掺杂氟化物中红色上转换发光研究

氧化铒的质量增加到原来的10倍左右时发现两种配方的发光性质有明显不同。根据情况作研究了Er^3 ／Tm^3,Er^3 ／Er^3-和Er^3 ／Yb^3 /Tm^3 发光系统在980nm抽运下的荧光光谱和上转换发光的性质,以及在声子能量较低的氟化物中,3个发光系统建立的优先性和Er^3 离子浓度的关系。根据实验发现当Er^3 离子浓度由小逐渐变大时,绿光和红光的强弱比例也有明显的变化。其中作认为起决定性作用的是Er^3 离子浓度。因为在均匀体系中每个稀土离子的和另一个稀土离子的结合形成发光系统的机会是平等的,组成发光系统的稀土离子间的距离变化,即其中一种起决定作用的离子浓度变化时,那么它所组成的发光系统也就相应发生变化(稀土离子的优先结合性也会在此得到体现),从而发出的主色的光也就跟着变化。     

NaGdF4:Yb3+/Ho3+/Ce3+共掺杂体系中 红光和绿光比率增强设计

稀土离子掺杂氟化物纳米材料的红色上转换发光在彩色显示、生物成像、医学诊断、防伪标记等领域具有很大的应用潜力,尤其是小粒径的红色上转换纳米晶在医学诊断和生物成像等领域具有重要的应用价值。采用熔剂热方法成功地合成了一系列NaGd_(0.78-x)F_4∶Yb/Ho/Ce_x(x=0%,5%,10%,15%,20%,30%)上转换发光纳米晶,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱仪等仪器对产物的物相结构、形貌和荧光性质进行了表征与研究,样品形貌均一,分散性好,呈现六角相,粒径大约在15～40 nm,随着Ce~(3+)掺杂量的增大,粒径有所增大。在980 nm红外光照射下,随着Ce~(3+)掺杂量的增加,Ho~(3+)红色光上转换显著增强,绿色光减弱,红色光和绿色光的比率从0.122 4增加到3.219 3,增加了将近26倍,产生了强烈的红色光,实现了绿色到红色的转换。最后,详细讨论了Ho~(3+)和Ce~(3+)离子之间可能的上转换发光机制。     

LaF3晶体中Ho3+离子的上转换发光机理研究

首次系统研究了在连续可调谐红色染料激光激发下,掺杂Ho3+离子的氟化镧LaF3晶体的上转换发光特性.根据对样品的激发、发射光谱和发光的上升、衰减等动力学过程的分析,仔细地研究了Ho3+离子上转换发光的机理,并建立了不同上转换发光过程的动力学模型.以这些模型为基础,对实验结果进行了分析和验证.     

Pr,Yb:ZBLAN上转换发光过程中的能量传递

详细地研究了Ｐｒ３＋，Ｙｂ３＋ＺＢＬＡＮ玻璃中Ｐｒ３＋和Ｙｂ３＋离子之间的能量传递过程、及能量传递对上转换发光的影响。实验结果表明，在９６０ｎｍ激光泵浦下Ｙｂ３＋通过Ｙｂ３＋—Ｐｒ３＋之间的交叉弛豫向Ｐｒ３＋传递能量。具体的能量传递形式有三种。Ｙｂ３＋作为敏化剂可提高Ｐｒ３＋的上转换发光强度。从Ｐｒ３＋向Ｙｂ３＋的反向能量传递过程也是存在的，具体的过程和Ｐｒ３＋向Ｙｂ３＋传递的相反。Ｐｒ３＋—Ｙｂ３＋的能量传递导致Ｐｒ３＋发光的淬灭，使Ｐｒ３＋上转换发光随着Ｙｂ３＋浓度增加出现饱和。和３Ｐ０能级相比较，Ｙｂ３＋对Ｐｒ３＋离子的１Ｄ２能级发光的淬灭作用更强     

上转换发光的有效增强机制--上转换敏化

频率上转换研究在近十年有了突飞猛进的发展,它有着非常好的应用前景。也仍然面临着进一步提高上转换效率的任务。由于Yb^3 能级结构的特殊性,它的引入既可以通过能量转换传递使共掺稀土离子上转换发光有较大增强,又可能不引起较明显的荧光猝灭。因而研究Yb^3 作为敏化中心的上转换敏化是有重要意义的,而把提高上转换效率与提高材料的物化性能结合起来更是上转换研究的应用的当务之急。本文综述了上转换敏化的提出和发展,介绍了在该领域取得的成果,特别是间接上转换敏化的成果。     

LiYF4:Nd3+中脉冲光泵浦的上转换蓝光

本文报道利用578.4nm的脉冲光泵浦,在室温和77K下,观察到LiYF4:Nd3+单晶中的上转换蓝光。由发光强度与泵浦光强度平方的直线关系,确定此上转换过程是双光子过程.通过对吸收谱和激发谱以及衰减曲线的研究,确定其上转换激发机制为两步激发和能量传递上转换。     

970 nm抽运下Tm3+/Yb3+共掺氧氟玻璃的频率上转换发光

稀土离子掺杂的氧氟玻璃是一种新型上转换发光材料。制备了Tm^3／Yb^3＋单掺、共掺的摩尔分数为n（SiO2）-0．30,n（PbF2）-0．50,n=（Al2O3）=0．15,n（AlF3）=（0．049-x）,n（TmF3）=y,n（YbF3）=x（x=0,0．001,0．010,0．015,0．020,y=0,0．001）系统氧氟玻璃,研究了其上转换发光特性、分析了其上转换发光机理。研究发现,在970nm抽运光源激发下,Tm^3＋单掺时没有可见光上转换发射;而加入Yb^3＋后产生了强的蓝光（452nm,476nm）、红光（647nm）及近红外光（791nm）发射,分别对应如下辐射跃迁：^1D2→^3F4、^1G4→^3H6、^1G4→^3F4和^3H4→^3H6;且随着Yb^3＋离子浓度的增加上转换发光增强。在970nm光源抽运下用Yb^3＋敏化Tm^3＋可以显著提高其上转换发光强度,且随着Yb^3＋离子浓度的增加,增强了对抽运光源的吸收并提高了Yb^3＋到T^3＋”的能量转移几率,从而增强了上转换发光强度。     

共掺杂的二氧化锆纳米材料中Yb3+和Tm3+上转换发光

用共沉淀法制备了二氧化锆掺Yb3 和 0 2 (0 4 ,1)mol%Tm3 的纳米材料 ;用发射波长为 980nm的激光激发样品 ,测量了掺 0 2mol%Tm3 的纳米材料在不同退火温度下的上转换光谱 ;测量了在相同退火温度、不同泵浦电流下的上转换发射光谱 ;并研究了蓝色上转换发射的过程。     

Ho3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷的上转换发光特性

以52SiO_2-8Na_2CO_3-16Al_2O_3-33NaF-3LuF_3-0.15Yb_2O_3-0.03Ho_2O_3的配比方式,在1 500℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线强度参数Ω_λ(λ=2,4,6),从而计算出理论振子强度和实验振子强度,二者的均方根差为δ_(rms)=8.23×10~(-7)。计算了Ho~(3+)的各个能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。结果表明:(1)~5I_7级寿命较长,为0.28 ms,适合作为上转换中间能级;(2)~5I_6→~5I_8能级的跃迁分支比为90.90%,可用于产生1 167 nm的激光。在980 nm红外激光的激发下,Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺杂的玻璃陶瓷具有强绿色(550 nm)上转换荧光和较强红色(650 nm)上转换荧光,绿光和红光分别对应~5S_2,~5F_4→~5I_8和~5F_5→~5I_8的能级跃迁。根据上转换发射功率与980 nm LD激光器功率的关系估算出跃迁过程吸收光子数目分别为2.16和2.18,由此确定出该跃迁过程为双光子吸收过程。结果表明,玻璃陶瓷在绿色上转换发光材料中具有潜在的应用价值。     

卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光研究

研究了卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的热稳定性能、Raman光谱和上转换发光光谱,分析了Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光机理.结果发现:混合卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃具有好的热稳定性能、低的声子能量、强的上转换蓝光.这表明混合卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料.     

980 nm LD 激发下Yb3+,Er3+:Y2O3纳米晶粉体的上转换发光

用共沉淀法合成出Yb^3＋,Er^3＋离子双掺杂的Y2O3粉体,X射线衍射结果表明所制备粉体为立方Y2O3结构。场发射扫描电镜照片显示其颗粒形状为球形,粒径为60～80nm;该粉体在波长为980nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为562nm的绿色和660nm的红色上转换荧光,分别对应于Er^3＋离子的^4S3/2H11／2→^415/2跃迁和^4F6/2→^415/2跃迁。发光强度和激发功率关系的研究揭示其均为双光子过程,能量传递和激发态吸收是上转换发光的主要机制。由于其高效的上转换发光性能,这种材料有可能应用于荧光标记和红外探测方面。     

Nd3+:LaCl3中的上转换发光研究

当用582.6nm的黄色激激发Nd^3+:LaCl的^2G7/2+^4G5/2能级时,观察到了^4D3/2和^2G9/2能级的兰光和紫外发射。研究表明,^2D3/2上转换的机理是能量传递和激发态吸收而^2G9/2则是由于^4G5/2+^G5/2→^2G9/2+^F7/2交叉驰豫过程。通过对12K下^4D3/2→^4I11/2荧光衰减曲线的分析, 得到 能量传递几率为wt1=1468s^-1。测量和讨论了Nd^3+:LaCl3和NdCl3主要发光能级室温和12K下的寿命。     

Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃上转换发光研究

研究了Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光光谱,分析了TmO3量对Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃上转换发光的影响机理.结果表明:在Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光中,Tm3+存在较强的浓度猝灭效应.随Tm2O3含量增加,Tm3+的上转换蓝光和红光强度先增加,后降低,在0.1 mol% Tm2O3达到最大.该结果有助于进一步提高Tm3+的上转换发光效率.     

YLiF4: Er3+, Tm3+, Yb3+中Tm3+浓度对上转换发光的影响

利用水热法合成了YLiF4: Er3 , Tm3 , Yb3 , 其中Er3 和Yb3 的浓度保持固定不变, 分别为1 mol%和1.5 mol%, Tm3 浓度变化范围是2 mol%～8 mol%. 在这种共掺杂体系中, 同时观察到了Er3 , Tm3 和Yb3 的吸收, 且Tm3 的吸收随着其浓度的增强而增强. 在980 nm光的激发下, 当Tm3 浓度很小时, 这种材料的上转换发光为白光. 其中蓝光主要来源于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. 并且这种上转换发光强度随着Tm3 浓度的增强而降低, 但对应不同能级跃迁的发光强度降低的幅度不同, 这是因为Er3 和Tm3 之间的相互作用.     

GdBO3：Pr3+，Yb3+中Pr3+到Yb3+的能量传递及发光性质

采用高温固相法制备了一系列单掺或双掺Pr3+和Yb3+的GdBO3材料,分别测试分析了材料的物相结构和发光性质。在446 nm蓝光( Pr3+：3 H4→3 P2)激发下,检测到Yb3+的近红外特征发射,表明样品中存在Pr3+到Yb3+的能量传递。 Pr3+的掺杂浓度一定时,样品的发光会随着Yb3+掺杂浓度的改变而发生变化。通过对比不同掺杂情况下Pr3+：3 P0能级的衰减曲线,发现随着Yb3+的掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短;同时利用不同条件下的衰减特性计算得出不同 Yb3+掺杂浓度样品的能量传递效率。用 Inokuti-Hirayama模型分析表明Pr3+-Yb3+能量传递类型为偶极子-偶极子相互作用。