镧系氧化物光子晶体自组装与自发辐射调制

光子晶体是介电常数(折射率)随光波长大小周期性巨大变化的人工晶体。光子晶体的诞生使人类操控光子由梦想成为现实。光子晶体结构对置于光子晶体中的荧光客体自发辐射速率和荧光强度具有重要的调制作用。与半导体晶格对电子波函数的调制相类似,光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波——当电磁波在光子带隙材料中传播时,由于存在布拉格散射而受到调制,电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙,即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子,不能进入该晶体。本文将在综述这一领域国际上的重要研究进展基础上,重点介绍本课题组在镧系氧化物三维晶体的自组装与光子带隙对稀土离子自发辐射调制方面的研究成果。     

Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的光谱性质及能量传递

采用高温熔融法制备了新型Er3+单掺和Er3 +/Yb3+共掺的TeO2-Bi2O3-SiO2-B2O3玻璃,测试并分析了样品的吸收光谱、发射光谱以及Er3 +/Yb3共掺杂样品的发射光谱和荧光寿命.计算出了玻璃的J-O强度系数Ωt(t=2,4,6);系统讨论了Er3+/Yb3+共掺杂样品在808 nm激光激发下,Yb...     

Er~(3+)掺杂硼硅酸盐玻璃的近红外发射特性研究

利用高温熔融法合成了掺Er3+硼硅酸盐玻璃。测量了样品的吸收光谱,由J-O理论得到了强度参数Ωλ(λ=2,4,6)及一些相关参数。用970nm光激发测量了10～300K之间的近红外发射光谱。利用McCumber理论拟合得到了1.53μm发射的受激发射截面,并与测量得到的发射光谱线形符合较好。由受激发射截面和发射光谱得到的半高全宽分别为59和56nm。利用能级简化模型讨论了样品的红外变温发射光谱,提出了增大1.53μm发射带宽的途径。     

纳米ZnS∶Mn~(2+)薄膜荧光增强动力学研究

利用有机溶胶方法制备了纳米ZnS∶Mn2 + 颗粒并将其分散在PVB薄膜中 ,观察到紫外辐照荧光增强的现象且增长倍数高于以前的报道。利用激发和发射光谱等手段对荧光增强的动力学过程进行了研究。认为纳米ZnS中元激发向Mn2 + 离子和表面态的能量传递是两个互相竞争的过程 ,紫外光辐照使表面态数目减少从而使Mn2 + 的发光增强 ,辐照后ZnS基质的 1P能级对Mn的激发更为有效。该样品在太阳光辐照下有相同的增强效应 ,可用来作为紫外光辐照剂量的探测材料     

共掺杂对Y_2O_3:Eu~(3+)纳米晶结构和发光性质的影响

采用燃烧法制备不同离子(M:Li+,Na+,K+,Mg2+,Sr2+,Ba2+,B3+,Al3+)共掺杂的纳米Y2O3∶Eu3+粉末。系统地研究了各掺杂离子对纳米Y2O3∶Eu3+材料的结构、发光性质及其寿命的影响。比较发现,掺杂不仅可以调节纳米材料的尺寸,还可以影响材料的结晶性,尤其是后者对发光性质和荧光动力学过程,如荧光强度、电荷迁移带的位置和5D0的寿命等有重要的影响。     

LaPO_4∶Ce~(3+)/Tb~(3+)纳米线的合成和发光特性

通过水热法合成出Ce3+和Tb3+共激活的LaPO4纳米线,并同相应的微米棒进行了比较。研究了其荧光光谱和动力学过程。结果表明纳米线和微米棒的晶体结构均为单斜相。在单掺杂Ce3+和Tb3+的材料中,微米棒的发光强度与纳米线相比稍有提高,但在共掺杂的纳米线样品中对应Ce3+的激发,Tb3+的5D4→7F5绿光发射比微米棒提高了3～5倍。通过动力学研究,纳米线中Ce3+和Tb3+的电子跃迁速率与微米棒对比没有显著的提高,且Ce3+→Tb3+的能量传递速率降低了3倍。Tb3+的5D3能级衰减包括两个过程:快过程和慢过程。纳米线以慢过程为主,而微米棒以快过程为主。我们认为慢过程对应5D3→5D4的弛豫,快过程对应5D3向其他缺陷能级的跃迁。因此共掺杂纳米线中强度的提高被归因于在纳米线中更多的边界阻碍而引起在高于5D4的激发态能级上损失的能量更少。     

Eu3+掺杂LiNbO3晶体的变温发射光谱特征

在488nFn波长光的激发下，研究了用坩埚下降法生长的掺杂Eu^3 离子的下部与上部LiNbO3晶体从77到600K的变温发射光谱特征。实验结果表明，对于生长后期的上部晶体，随着温度的升高，其发光强度总体增强；然而对于生长初期的下部晶体，随着温度的升高，其发光强度首先增强，到540K时达最大值，然后随着温度的升高，其发光强度反而下降。用热激活效应、声子辅助吸收效应与热猝灭效应解释了晶体上部与下部的发光特征。     

全无机钙钛矿太阳电池: 现状与未来

近年来,基于ABX₃结构的有机无机杂化钙钛矿材料因其具有优良的光电特性和廉价的制作成本得到了全世界的广泛关注,但体系中的有机组分容易受到光、热、湿等外界条件的影响而分解,导致器件的PCE发生严重的下降,极大地限制了PSCs(Perovskite solar cells, PSCs)的产业化进程。利用纯无机阳离子完全取代ABX₃结构中的A位有机阳离子制备出全无机钙钛矿材料,因其优异的热稳定性和环境稳定性而得到了快速的发展。现阶段,基于全无机钙钛矿材料的全无机钙钛矿太阳能电池(I-PSCs)的效率已超过19%,应用前景广阔。本文回顾了近年来全无机钙钛矿材料的研究进展,对不同类型的全无机钙钛矿材料进行了综述和讨论,从成膜工艺、掺杂工程、后处理工程等方面论述了如何提升器件的稳定性。最后,对I-PSCs的大面积制备及其柔性应用进行了介绍,揭示了I-PSCs面临的挑战,并对该领域进行了展望。     

稀土配合物Eu(DBM)_3 phen/聚丙烯复合薄膜的光学性质

制备了Eu(DBM)3phen掺杂的聚丙烯(PP)薄膜复合材料。利用发光光谱技术,分别展示了Eu(DBM)3phen和Eu(DBM)3phen/PP薄膜的稳态光致发光光谱,比较了这两种材料的发光寿命。与纯的Eu(DBM)3phen相比,该复合材料的发光稳定性有较大的提高;观察到了折射率边界对Eu3+自发辐射速率的影响。     

引入P2O5的铒掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性质

为克服碲酸盐玻璃中Er3 的4I11/2-4I13/2无辐射速率较小,不利于980nm激光泵浦下实现1.5μm光放大的缺点,在TeO2-WO3-Li2O玻璃中引入了P2O5组分。考察P2O5摩尔分数对Er3 的1.5μm红外发射、红绿光上转换发光及4I13/2能级寿命的影响。利用J-O理论对不同P2O5摩尔分数玻璃样品的吸收光谱进行分析,得到各能级辐射跃迁几率,计算了Er3 在样品中4I13/2能级辐射跃迁寿命。重点研究了不同样品中Er3 的4I11/2-4I13/2无辐射跃迁速率随P2O5摩尔分数的变化,可以看出在含6%P2O5玻璃中Er3 的4I11/2-4I13/2无辐射跃迁速率约为不含P2O5玻璃中的3.5倍,同时1.5μm红外发射效率略有提高,另外红绿光上转换发射得到了抑制。因此,含P2O5的铒掺杂碲钨酸盐玻璃更有利于在980nm激光泵浦下实现1.5μm光放大。