Nd~(3+):SrY_2O_4粉体的制备、结构与光谱性能研究

为探索新型激光晶体,采用固相法合成了(3 at.%)Nd~(3+):SrY_2O_4多晶,对其结构和发光性质进行了研究.对样品的X射线衍射谱进行Rietveld精修得到了样品的晶胞参数、原子位置等.在353 nm激发下,Nd~(3+):SrY_2O_4在可见波段的最强荧光峰位于419 nm,对应Nd3+的2D15/2→4I9/2跃迁.在824 nm激发下,Nd3+的4F3/2→4I11/2跃迁的荧光谱带宽约为90 nm,最强峰为1083 nm,荧光寿命为281.7μs.宽发射光谱和长的能级寿命表明,Nd~(3+):SrY_2O_4是一种很有希望的新波长激光二极管抽运超短脉冲激光材料.     

偏磷酸钛基体中四价铀离子的荧光

本文用蒸发溶液法制备了Th(PO_3)_4、U(PO_3)_4及掺杂了U_(4+)的Th(PO_3)_4:U~(4+)单晶,确定了β-U(PO_3)_4属于正交晶系C_(mca)-D_(2h)~(18)点群,α-U(PO_3)_4和Th(PO_3)_4都为三斜晶系P_1或P_1点群,给出了它们的晶格参数.测量了U(PO_3)_4吸收谱,和Th(PO_3)_4基体中U~(4+)的激发和荧光谱.在近紫外光激发下,Th(PO_3)_4:U~(4+)产生一组荧光,对应于U~(4+)离子的6d-5f电子跃迁.270和298nm的荧光寿命约10ns,对应于电偶极跃迁.在波长为553nm绿光激发下,Th(PO_3)_4:U~(4+)中四价铀的电子产生上转换效应,释放出358和533nm窄带荧光、它们属于U~(4+)的5f—5f电子跃迁,分别对应于~3P_2-~3H_4和~1I_5-~3H_4。给出了相应的荧光和上转换效应的跃迁能级图.     

Er_xY_(1-x)Al_3(BO_3)_4晶体的生长和光谱性质

采用助熔剂法生长出了掺杂均匀的Er_xY_(1-X)Al_3(BO_3)_4厘米级优质单晶.测定了晶体的吸收、激发光谱.用Judd_Ofelt理论计算了晶体中Er~(3+)的十一条谱带的振子强度(ρ_(ad)和ρ_(md)以及Er~(3+)的强度参数Q_λ(λ-2、4、6).并由此计算了Er~(3+)不同能级之间跃迁的爱因斯坦自发辐射系数A_r、辐射寿命r、荧光分支比β_3以及积分发射截面Σ.根据这些参数讨论了在EYAB晶体中可能实现激光输出的通道.     

红色荧光粉Na8.33 La1.67(SiO4)6 O2:Eu3+的制备及发光特性

采用高温固相法制备了Na_(8. 33)La_(1. 67)(SiO_4)_6O_2∶Eu~(3+)红色发光材料,利用X射线衍射仪测定其晶体结构,利用Hitachi F4600表征其发光光谱。在紫外光激发下,样品Na_(8. 33)La_(1. 67)(SiO_4)_6O_2∶Eu~(3+)呈多峰发射,分别对应于Eu~(3+)的~5D_0-~7F_j(j=0,1,2,3,4)能级跃迁,主峰是位于615 nm的~5D_0-~7F_2跃迁发射。研究了Eu~(3+)掺杂浓度对材料发光性质的影响,改变Eu~(3+)掺杂浓度,样品的发射强度随之改变,Na_(8. 33)La_(1. 67)(SiO_4)_6O_2∶Eu~(3+)材料的Eu~(3+)浓度为15%时,发光强度最大。讨论了浓度猝灭的机理,理论计算表明引起Eu~(3+)离子能量弥散的主要原因是离子间交换相互作用。     

Sr_2La_8(SiO_4)_6O_2∶Eu~(2+,3+)荧光粉的制备和发光性能

采用高温固相法合成了Sr_2La_8(SiO_4)_6O_2∶Eu~(2+,3+)荧光粉,X射线粉末衍射数据分析结果表明,试样为氧磷灰石结构,属于六方晶系,具有P63/m(176)空间点群结构.荧光光谱分析结果表明,Sr_2La_8(SiO_4)_6O_2∶Eu~(2+,3+)激发光谱为位于200~600nm,由275nm、336nm两个宽峰和392nm、461nm、466nm、523nm等锐线峰组成.两个宽带激发峰可由272nm、300nm、336nm三峰拟合而成,峰面积比为1:0.52:4.09.272nm、300nm峰归属于Eu3+的电荷迁移激发跃迁态,336nm峰来自Eu2+的f-d跃迁.在393nm激发下,Sr_2La_8(SiO_4)_6O_2∶Eu~(2+,3+)发射光谱在500~750nm范围内呈现多条锐线发射,在613nm处发射峰最强,以电偶极跃迁5D0→7F2为主,Eu3+占据无反演对称中心格位.Eu3+磁偶极跃迁5D0→7F1处的峰可由584.5nm、588.5nm、594nm、597nm四峰拟合而成,表明Eu3+进入基质晶格中占据4f(C3)和6h(Cs)两种格位.X射线光电子能谱图分析结果表明,试样中Eu3+与Eu2+的含量比接近2∶1.Eu2+与Eu3+存在能量传递作用,试样在紫外灯下照射呈现烛光黄色,可用于LED.     

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。     

(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)的荧光以及长余辉发光性能

采用高温固相法制备了一系列(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)(0≤x≤0.25)绿色荧光粉,并研究了Mg离子对(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)的结构、荧光以及长余辉发光性能的影响。Mg离子取代Zn进入Zn_2GeO_4晶格,形成(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4固溶体,并产生了晶格畸变。光谱分析结果表明,样品中位于533 nm的绿色荧光源于Mn~(2+)的~4T_1(~4G)→~6A_1(~6S)跃迁。随着Mg离子浓度的增加,(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)样品的激发光谱出现了蓝移现象,说明Mg离子进入到Zn_2GeO_4晶格中对其晶格结构产生了影响,导致(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4的带宽发生改变。发射光谱则表明Mg离子进入Zn_2GeO_4晶格引起Mn~(2+)的~4T_1(~4G)→~6A_1(~6S)跃迁绿色荧光发光强度的增强。Zn_2GeO_4基质中的氧空位缺陷陷阱深度由于基质带宽的变化而变深,样品具有良好的长余辉发光效果。通过热释光谱分析研究了材料中缺陷陷阱的特征,进一步证实了(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4中缺陷陷阱深度发生改变。根据光谱分析结果给出了(Zn_(1-x),Mg_x)_2GeO_4∶Mn~(2+)中荧光与余辉发光的产生机理。     

激光冷却SH~–阴离子的理论研究

本文采用多组态相互作用及Davidson修正方法和全电子基组计算了SH~-阴离子的X~1∑~+,a~3∏和A~1∏态的势能曲线、电偶极矩和跃迁偶极矩.计算的光谱常数与实验值及已有的理论值符合得很好.在计算中考虑了自旋-轨道耦合效应.计算得到a~3∏_1(v'=0)?X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)?X~1Σ_(0+)~+(v"=0)跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子,分别为0.9990和0.9999;计算得到a~3∏_1和A~1∏_1态的自发辐射寿命分别为1.472和0.188 ms.A~1∏_1?X~1∑_(0+)~+跃迁存在中间态a~3∏_(0+)和a~3∏_1,但中间态对激光冷却SH~-阴离子的影响可以忽略.分别利用a~3∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)跃迁构建了准闭合的能级系统,冷却所需的激光波长分别为492.27和478.57 nm.最后预测了激光冷却SH~-阴离子能达到的多普勒温度和反冲温度.这些结果为进一步实验提供了理论参数.     

Nd:YSAG单晶的光谱和激光性能

用提拉法生长了(1.5 at.%)Nd~(3+):Y_3Sc_2Al_3O_(12)(YSAG)激光晶体,摇摆曲线表明晶体结晶质量优良.测量了该晶体的吸收和发光光谱,表明其适合成熟的808 nm激光二极管(LD)抽运,其~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁最强发射波长为1059 nm,发射截面为1.03×10~(-19)cm~2,同时其激光上能级寿命为253μs,表明Nd:YSAG具有和Nd:YAG相近的效率,但其激光上能级寿命比Nd:YAG长约20μs.以LD抽运2 mm×2 mm×6 mm Nd:YSAG激光棒,激光阈值为0.85 W,最高输出功率为1.1 W,激光斜效率为21.1%,光-光转化效率为18.3%.综合表明Nd:YSAG单晶作为激光性能优良的全固态激光材料,更适合全固态调Q激光输出.     

激光工作物质

TN244 2004010113 金绿宝石激光晶体性能的研究=Study on BeAl_2O_4:Cr~(3 )laser crystrum property[刊,中]/王艳(长春理工大学材料与化工学院.吉林,长春(130022)),王学荣…∥激光杂志.—2003.24(1).—58-59 金绿宝石的结构为正光性双光轴晶体,从光谱分析激光特性,发现可产生宽带发射的激光跃迁,晶体的激光     

CaMoO_4:Tb~(3+)发光材料的制备和发光性质的研究

用共沉淀法制备了样品CaMoO_4:Tb~(3+)的前驱物,经TG-DTA测试表明:样品在850℃时有能量吸收峰,即达到样品反应的活化点。XRD谱图分析显示,焙烧后样品CaMoO_4:Tb~(3+)为CaMoO_4的白钨矿结构,但峰位发生了右移,说明晶体内部产生了微小的晶体缺陷,推测该缺陷可能是由晶胞内2个Tb~(3+)取代了3个Ca~(2+)形成空穴而引发的。通过对激发谱图的测试发现,此种缺陷结构有利于使MoO_4~(2-)发射特征峰(488 nm)的能量有效地传递给Tb~(3+),使Tb~(3+)的4f电子发生跃迁,特别使Tb~(3+)的~7F_6→~5D_4(488 nm)电子跃迁大大加强,因而在样品CaMoO_4:Tb~(3+)的发射谱图(λ_(ex)=488 nm)中,自激活荧光体MoO_4~(2-)的发射强度被大大减弱,而Tb~(3+)的~5D_4→~7F_5(544 nm)跃迁的绿光发光强度被大大增强,使该材料成为有潜在应用价值的发光材料。     

铁电单晶(K_xNa_(1-x))_(0.4)(Sr_yBa_(1-y))_(0.8)Nb_2O_6的光学性质和线性电光效应

本文介绍铁电单晶(K_xNa_(1-x))_(0.4)(Sr_yBa_(1-y))_(0.8)Nb_2O_6的光学性质和线性电光效应的测量。实验结果表明,这种晶体具有较大的光学双折射,透光范围由4000A到5.6μm。晶体具有低的线性电光调制的半波电压,其电光调制价值指数n_0~3·γ_c高达730×10~(-12)m/V,而激光损伤阈值为600MW/cm~2(4 pps),表明该晶体可作为较大功率激光调制使用的材料。     

K_5Bi(MoO_4)_4-Nd~(3+)晶体生长和光学性质

在化学计量的熔料里,用提拉法生长了K_5Bi_(0.9)Nd_(0.1)(MoO_4)_4和K_5Bi_(0.97)Nd_(0.03)(MoO_4)_4单晶。该晶体属于三方晶系,空间群为R3m,Z=1.5,晶胞常数为a=6.023A,c=20.887A(Nd_(0.1))。K_5Bi(MoO_4)_4-Nd~(3+)(3％或10％ Nd~(3+))晶体在室温下的吸收光谱包括有若干条吸收带,它们是稀土钕离子所特有的,Bi~(3+)取代Nd~(3+)并不影响激活离子。本文还给出晶体中相当于~4F_(3/2)→~4I_(13/2)和~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁的室温荧光光谱。     

Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)的上转换发光及其温度传感特性

通过高温固相法制备出一系列新型上转换材料Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)。在980 nm激光激发下,Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)样品发出肉眼可见的强绿光。利用荧光光度计测得样品的发光光谱,在500～600 nm之间有强绿光发射,分别归因于Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁发射。在650～700 nm位置处,有对应于Er~(3+)离子~4F_(9/2)→~4I_(15/2)跃迁的较弱的红光发射。随着掺杂浓度的变化,样品的红绿分支比发生变化。当样品掺杂Er~(3+)浓度为0.05%、Yb~(3+)浓度等于0.1%时,样品发射的绿光强度是红光强度的27倍。另外,利用荧光强度比方法研究了Er~(3+)的两个热耦合能级在303～573 K范围内的发光温度特性。393 K时,样品的灵敏度达到最大为0.006 8 K~(-1)。对比于其他荧光粉材料,Sc_2(WO_4)_3∶Er~(3+)/Yb~(3+)的灵敏度处于较高水平,在实际测温中具有更好的应用前景。     

铕(Ⅲ)离子光谱探针Eu(DBM)_32AP络合物中Eu(Ⅲ)格位

在77K测得的激发光谱说明Eu(DBM)_32AP(DBM:二苯甲酸甲烷根,AP:安替吡啉)络合物中Eu~(3+)离子仅有一种晶格格位.~5D_O→~7F_J(J=0-4)跃迁光谱说明中心Eu~(3+)离子具有C_(2v)格位对称性.实验测得的配位体总电荷为-2.75,与理论计算值-3.00吻合较好.     

LiGd(W_yMo_(1-y))_2O_(8-x/2)F_x∶Eu~(3+)红色荧光粉的制备和发光特性

采用高温固相法制备了LiGd(W_yMo_(1-y))_2O_(8-x/2)F_x∶0.4Eu~(3+)(x=0~1,y=0~1)系列白光LED用红色荧光粉。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、荧光光谱仪对荧光粉的形貌、结构、光学性能进行了表征。结果表明,Eu~(3+)、F-和WO_4~(2-)的掺杂没有改变LiGd(MoO_4)_2的四方晶系白钨矿结构;F~-和WO_4~(2-)最佳掺杂量分别为x=0.6,y=0.4。在396 nm激发下,LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6))_2O_(7.7)F_(0.6)∶0.4Eu~(3+)的发光强度比未掺杂样品提高了60%,量子效率可达66.23%。当温度升高至100℃时,样品的发射强度降为25℃时的76.6%。在460 nm激发下,样品的最强窄带发射峰位于617 nm处,归属于~5D_0→~7F_2跃迁,色坐标为(0.649 9,0.346 3)。5D0能级的荧光寿命曲线遵循单指数规律衰减,随着F-掺杂浓度的增加,5D0能级的荧光寿命不断增加,归因于低声子能量的F-掺入有效减小了能量的无辐射跃迁概率。所制备的LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6))_2O_(7.7)F_(0.6)∶0.4Eu~(3+)荧光粉有望应用于白光LED。     

PrP_5O_(14)晶体中Pr~(3+)离子的f-d辐射跃迁

本文讨论了计算稀土离子4f~(N-1)5d-f~N辐射跃迁几率的一般方法,提出了这类跃迁的亲态选择定则。并在C_(2v)群对称下,具体计算了Pr~(3+)离子在PrP_5O_(14)晶体中的f-d辐射跃迁几率,结果指出稀土离子的f-d跃迁几率比f-f跃迁几率大得多。     

水热法祖母绿激光晶体的光谱性质研究

报道了温差水热法生长的祖母绿激光晶体(Cr3+:Be3Al2Si6O18)的光学参量特点.通过对祖母绿晶体的吸收光谱和荧光光谱的测量,计算了晶体场强度Dq、Racah参量B和C, Dq/B≈2.3,说明了祖母绿晶体中的Cr3+离子处于中等晶场.室温下的荧光光谱特点显示4T2→4A2的跃迁为700～840nm的宽带辐射跃迁.此外该晶体的有效声子能量h－ω=409.6cm－1,Huang-Rhys因子S=3.5较小,说明祖母绿的电-声子耦合作用较弱.     

固体中过渡金属离子占位、价态及光谱性质的第一性原理研究EI北大核心CSCD

过渡金属(TM)激活离子由于在近红外发光、红外激光、荧光转化的白光LED、荧光温度计、余辉发光等方面的优异性能和应用潜力而被广泛研究。TM离子在固体中可占据八配位、六配位、四配位等多种配位格位,可呈现多种价态且光跃迁性质强烈依赖于晶体环境,因此TM离子在固体中的发光中心确定、发光机理理解和性能预测存在困难。本文通过第一性原理计算探索固体中TM离子的热力学和光跃迁性质。内容包括:通过对各种化学氛围下形成能的计算结果,分析基质的本征缺陷以及TM离子占位、价态、分布和浓度;理解不同晶体环境中TM离子的各激发态和能级结构;构建位形坐标图分析激发、弛豫、发射及猝灭过程;提出通过合成氛围、共存条件和离子共掺等方式调控或优化TM离子的占位、价态和光跃迁的方案。本文以若干具有代表性的体系为依托,展示了如何运用第一性原理计算手段进行掺TM离子固体发光材料的研究。具体所涉及的代表体系和研究内容为:Ti:Al_(2)O_(3)激光晶体中红外残余吸收机理及其减弱或尽可能消除的方法,典型尖晶石和石榴石基质中Mn^(2+)、Mn^(3+)、Mn^(4+)的占位和激发、弛豫、发射等光跃迁性质,固溶氧化物基质中铬离子的占位、价态及相应的光跃迁性质等,表明第一性原理计算可用于发光材料的机理研究、理性设计和优化。     

Yb3+/Er3+/Gd3+掺杂Lu2O3、Y2O3荧光粉的上转换发光及温度特性

通过溶胶-凝胶法制备了Er~(3+)、Yb~(3+)和Gd~(3+)共掺杂的Y_2O_3、Lu_2O_3荧光粉,并研究了其上转换发光和温度敏感特性。在980 nm激光激发下,样品辐射出明亮的绿光、红光和弱的紫外光。并讨论了紫外区Er~(3+)→Gd~(3+)的能量传递。利用荧光强度比方法研究了基于Er~(3+)的~2H_(11/2)和~4S_(3/2)两个热耦合能级在313～573 K范围内的光学温度传感特性,当Gd~(3+)离子掺杂浓度为10%时,样品的灵敏度最大为0.005 91 K~(-1)。