显示器用上转换红色发光材料的特性研究

采用喷射微波燃烧合成法制备了上转换发光显示器中发红光的上转换发光材料Er,Yb:YF3.该材料在980nm的大功率激光二极管激发下的发光光谱存在660nm、545nm、525nm、409nm几处峰值.对它们的上转换机理作了详细的讨论分析,它们分别是Er3 的4F9/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,2H9/2→4I15/2跃迁产生的,且660nm红光和545nm、525nm绿光的激发是双光子吸收过程,409nm紫光的激发是三光子过程.Er,Yb:YF3,在980nm激光激发下得到强度较强的上转换红光,且强度较弱的绿光和紫光易于用多层膜滤除,在上转换发光显示器中是一种较好的发红光的材料.     

钒酸钇晶体基质的合作能量传递导致的Yb~(3+)离子的双光子近红外量子剪裁

正太阳能电池新能源的研究是当前国家与社会发展的重大需求,稀土材料近红外量子剪裁现象就是"新能源"与"稀土高效发光"国际科技发展前沿的应用基础课题研究。研究了钒酸钇晶体(A)YVO_4和(B)Yb(0.45):YVO_4磷光体材料的近红外量子剪裁发光现象,实验测量了它们的激发谱、发光谱和荧光寿命。发现钒酸钇晶体基质的322 nm光激发能导致有效地从钒酸钇晶体基质到Yb~(3+)离子的二级的合作能量传递,进而导致了很强的Yb~(3+)离子的985.0 nm~2 F_(5/2)→F_(7/2)的近红外量子剪裁发光。另外,测量计算发现它的能量传递效率为η_(tr,0.45%Yb)=78.2%,总的理论量子剪裁效率上限值为η_(0.45%Yb)=178.2%。该研究对改善太阳能电池效率有一定意义。     

Tb3+-Yb3+离子对的近红外量子剪裁进展研究

近红外量子剪裁能够有效地提高硅太阳能电池的效率。稀土元素种类繁多,能级丰富,常被用于制作近红外量子剪裁发光材料。研究者们用适当的方法制成发光材料之后,测量材料的吸收光谱,激发光谱和发射光谱。根据这些数据计算得到材料的量子效率。其中Tb3+-Yb3+离子对备受关注。Tb3+吸收紫外-可见光,通过协同能量传递把能量传递给Yb3+离子。Yb3+离子跃迁辐射出1000nm左右的近红外光。该波段的光子能够被硅太阳能电池吸收利用。Tb3+-Yb3+离子对在不同掺杂浓度,不同基质中得到的量子效率不同。     

Er~(3+)在氟氧化物玻璃陶瓷中的荧光衰减特性

氟氧化物玻璃陶瓷是具有氧化物的机械性能和氟化物的低声子能量的新型上转换发光材料。本文首次研究了 Er3+ - Yb3+ 共掺杂时 Er3+ 的荧光衰减特性。研究结果表明 ,由于室温下声子的参与使不同稀土离子之间更容易实现能级匹配 ,增强了交叉弛豫过程 ,并使 6 6 4nm辐射在室温下有较长的寿命 ,这一结果有利于用 4F9/2 能级做中间能级实现上转换发光     

高浓度铒离子掺杂钨酸镱钾激光晶体上转换发光研究(英文)

首次采用泡生法生长了掺铒钨酸镱钾(分子式:Er3+:KYb(WO4)2,简称:Er:KYbW)激光晶体。室温下测试了该晶体的吸收及上转换发射光谱。在荧光光谱中,观察到3个较为明显的上转换发射带,分别位于470~560nm,645~675 nm,750~850 nm。其中,位于533 nm处的上转换绿光强度最大。基于能量匹配原理分析了晶体上转换发光基质,结果表明,上转换红光和绿光的发光渠道均为双光子过程。根据J-O理论,计算了光谱参数,强度参数为:Ω2=16.342×10-20cm2,Ω4=4.183×10-20cm2,Ω6=1.264×10-20cm2;对应于绿光4S3/2-4I15/2跃迁的荧光分支比为76.37%,荧光寿命为278μs。这些光学参数表明Er:KYbW激光晶体可实现高效上转换绿光发射。     

980nm激发下YLiF_4∶Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)中的能量传递过程

利用水热法合成了YLiF4∶Er3 ,Tm3 ,Yb3 ,其中Er3 、Yb3 和Tm3 的摩尔分数分别为2%、1.5%和2%。在这种共掺杂体系中,在980nm光的激发下,材料的上转换发光为白光,发光峰不仅分别位于665nm(651nm)、552nm(543)、484nm和450nm处,并在648nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。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。不同发射对应的激发光谱略有不同,当用不同波长光激发时,得到的发光不同,由此证明了Tm3 和Er3 之间存在能量传递,并且这种能量传递增强了红光的发射,降低了绿光的发射。     

掺Er3+的新型GeS2-In2S3-CsI玻璃双光子吸收绿光上转换发光研究

用熔融急冷法制备了掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,研究了该样品的吸收光谱和上转换光谱,分析了Er3+离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β等光谱参数.在980 nm LD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(527 nm、548 nm),分别对应于4H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,且548 nm绿光强度大于527 nm绿光强度.同时研究了绿光(527 nm、548 nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.90和2.06,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明:掺Er3+含铟(In)硫系玻璃有望应用于可见光激光器、高密度光储存、三维色彩显示等领域.     

a-SiN_xO_y∶Er~(3+)薄膜的光致发光

采用射频 (RF)反应共溅射法制备了 a- Si Ox Ny∶ Er3+薄膜 ,在不同温度下进行退火处理 ,并测量了样品的可见及红外发光 PL谱 ,观察到 Er3+ 在 5 5 0 nm、5 2 5 nm和 15 32 nm的发光以及基质在 6 2 0 nm和 72 0 nm的发光 .发现退火能明显增强 Er3+ 的发光且对可见和红外发光的影响不同 ,讨论了退火明显增强 Er3+ 发光及退火对可见和红外发光影响不同的机理 .测量了 Er3+ 可见发光的变温 PL谱 ,讨论了退火对 Er3+ 不同能级辐射跃迁几率的影响 .根据基质发光随退火温度的变化 ,分析了基质发光峰的起源     

Er:GSGG 晶体的光谱性质分析及激光特性模拟研究

测试和分析了Er:GSGG的吸收光谱和荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+的强度参数、自发辐射跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和吸收截面。结果表明,Er3+在4I13/2和4I11/2能级有较长的能级寿命,在966nm和790nm处有较大的吸收截面,在2.79µm处有较大的积分发射截面值,数值模拟了在966nm泵浦下激光输出特性,在泵浦速率达到一定值时,有较高的量子效率。结果表明Er:GSGG有望成为2.79µm波段的理想激光晶体。     

Tb~(3+)-Yb~(3+)离子对的近红外量子剪裁研究进展

近红外量子剪裁能够有效地提高硅太阳能电池的效率。稀土元素种类繁多,能级丰富,常被用于制作近红外量子剪裁发光材料。研究者们用适当的方法制成发光材料之后,测量材料的吸收光谱,激发光谱和发射光谱。根据这些数据计算得到材料的量子效率。其中Tb~(3+)-Yb~(3+)离子对备受关注。Tb~(3+)吸收紫外-可见光,通过协同能量传递把能量传递给Yb~(3+)离子。Yb~(3+)离子跃迁辐射出1000 nm左右的近红外光。该波段的光子能够被硅太阳能电池吸收利用。Tb~(3+)-Yb~(3+)离子对在不同掺杂浓度,不同基质中得到的量子效率不同。     

a-SiNxOy∶Er3+薄膜的光致发光

采用射频(RF)反应共溅射法制备了a-SiOxNy∶Er3+薄膜,在不同温度下进行退火处理,并测量了样品的可见及红外发光PL谱,观察到Er3+在550nm、525nm和1532nm的发光以及基质在620nm和720nm的发光.发现退火能明显增强Er3+的发光且对可见和红外发光的影响不同,讨论了退火明显增强Er3+发光及退火对可见和红外发光影响不同的机理.测量了Er3+可见发光的变温PL谱,讨论了退火对Er3+不同能级辐射跃迁几率的影响.根据基质发光随退火温度的变化,分析了基质发光峰的起源.     

Er:NYW晶体绿光上转换饱和现象研究

测得了974 nm LD激发下Er3 掺杂NaY(WO4)2(Er:NYW)晶体的上转换光谱,分析了550 nm绿光4S3/2→4I15/2波段上转换发光强度随激发功率的变化关系,发现绿光的发射在较低激发功率下是双光子过程,而在较高激发功率下出现明显的饱和现象,上转换光的强度随着激发功率趋向于线性变化.分析得知,饱和的原因是激发态吸收(ESA)和能量转移上转换(ETU)2种过程的增强.并且发现,ESA和ETU的增强使得较多的Er3 被激发到更高能级,引起这些能级上转换紫光的发射.研究表明,紫光的发射是三光子过程,伴随着绿光发射的饱和而出现.     

Er3 /Yb3 共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Yb3+共掺的TeO2-WO3-Bi2O3玻璃,研究了该玻璃的吸收和荧光光谱性质.应用Judd-Ofelt(JO)理论计算了Er3+的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ωt(t＝2,4,6).Er3+在该玻璃中4I13/2→4I15/2发射的荧光半高宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面为1.03×10-20cm2.其带宽特性FWHM×σpeake乘积优于掺Er3+的硅酸盐、磷酸盐和铋酸盐玻璃,说明这是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料.Er3+在400～850nm波长范围存在着5个上转换发射峰,分别对应Er3+的激发态4I7/2、2H11/2、4S3/2、4F9/2和4I9/2到基态4I15/2的发射,分析了其可能存在的上转换过程.     

纳米In2O3:Er3+,Yb3+的燃烧法制备及上转换发光

采用燃烧法制备了 Yb3+和 Er3+共掺的 In2O3纳米晶。用 X 射线衍射和透射电镜对样品的结构和形貌进行了分析,结果表明,该粉体为纯立方相 In2O3结构,颗粒尺寸为 80~100 nm;该粉体在 980 nm 近红外激发下发射出中心波长为 525 nm 和 555 nm 的绿光、662 nm 的红光,分别对应于 Er3+的2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁;研究了 Er3+/Yb3+掺杂浓度、煅烧温度和煅烧时间等制备条件对 In2O3:Er3+, Yb3+纳米晶的上转换发光强度的影响。     

应用于白光显示的碲酸盐玻璃上转换发光特性

用高温熔融法制备了Tm3+/Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-La2O3)样品,测试了玻璃样品的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机理。结果发现:在975 nm,波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(525、546 nm)和蓝光(475 nm)三基色上转换发光,分别对应于Er3+的4F9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和Tm3+的1G4→3H6能级跃迁;随着Yb3+掺杂含量和泵浦功率的增加,样品的上转换发光强度都得到了一定程度的提高;通过调整稀土掺杂的浓度,得到了接近于标准白光(EE)发射。     

Er~(3+),Yb~(3+)掺杂氟氧化物微晶玻璃上转换发光的研究

测量了 Er3+掺杂氟氧化物微晶玻璃、Er3+ ,Yb3+掺杂氟氧化物微晶玻璃退火前后 3种样品的吸收光谱、激发光谱、上转换发光光谱及其强度随泵浦光强的变化 ,对比讨论了其上转换发光特性     

Yb3+对掺铒碲酸盐玻璃红外和上转换发光的影响

研制了Er3+/Yb3+共掺TeO2-ZnO-La2O3玻璃,测试了Er3+离子的吸收谱、荧光谱和上转换发光谱,系统研究了975 nm抽运下Yb3+离子对于Er3+离子1.5 μm波段荧光性能及其上转换发光性能的影响.结果表明,随着碲酸盐玻璃中Yb2Os含量的增加,Yb3+离子对Er3+离子的能量传递增强,Er3+离子1.5 μm波段的荧光强度和上转换发光强度相应增大,但后者相对于前者增加更为迅速.通过对粒子数速率方程的理论模拟,计算结果与实验测量结果较为一致,表明Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃是一种优良的潜在上转换激光器增益介质.对上转换发光分析表明,强烈的绿光和红光激发是基于双光子的吸收过程.     

NaGdF4:Er3+,Tm3+,Yb3+发光粉的制备及上转换白光发射

采用水热法制备了系列掺杂不同Yb3+浓度的NaGdF4:Er3+,Tm3+,Yb3+上转换发光粉,并对其结构和上转换发光性能进行了表征。X射线衍射(XRD)研究结果表明,所有样品均为六方结构NaGdF4。Yb3+的浓度对NaGdF4晶相的面间距有少许影响。在980nm红外光激发下,NaGdF4:Er3+,Tm3+,Yb3+发光粉上转换光谱显示绿光、红光和蓝光发射,它们分别来自于Er3+的2H11/2,4S3/2→4I15/2跃迁发射、4F9/2→4I15/2跃迁发射,Tm3+的1G4→3H6跃迁发射。NaGdF4:Er3+,Tm3+,Yb3+发光粉的绿光与红光、蓝光与红光发射的相对强度受Yb3+浓度的影响。讨论了可能的上转换发光机制。在980nm红外光激发下,NaGdF4:0.05%Er3+,0.3%Tm3+,50%Yb3+发光粉显示亮白光,其色坐标为(0.342,0.331)。上转换白光发射可通过调控NaGdF4:Tm3+,Er3+,Yb3+发光粉中Yb3+掺杂浓度获得。     

Yb,Tm和Yb,Er掺杂硅酸盐玻璃中的双色荧光

在硅酸盐玻璃中分别掺杂Yb3 ,Tm3 和Yb3 ,Er3 ,在半导体激光的激发下发出双色荧光.Yb3 ,Tm3 掺杂发射出蓝色480 nm荧光和近红外1650 nm荧光,Yb3 ,Er3 掺杂发射出绿色550 nm荧光和近红外1550 nm荧光.可见荧光是由于Yb3 离子与Tm3 ,Er3 等离子的能量上转换过程有着敏化作用形成的.这种双光子或多光子过程虽然微弱,但Yb3 的敏化作用使可见和红外荧光都有较大的增强.而近红外的荧光仍是主要的荧光谱线,有较大的荧光强度.     

近红外量子剪裁透明纳米结构玻璃陶瓷

近年来,具有近红外量子剪裁效应的发光材料因其可对太阳光谱进行调制,从而降低硅太阳电池热化效应而得到学界关注.2005年,P.Vergeer等在磷酸盐粉体中共掺Tb3+/Yb3+离子对,首次实现了近红外光的量子剪裁发射:用蓝光激发Tb3+后,通过Tb3+向Yb3+的共合作能量传递,激发yb3+离子,并发射980 nm近红外光,理论发光量子效率接近200%.