OH^-对掺Er^3＋/Yb^3＋钡镓锗玻璃发光的影响及除水研究

钡镓锗玻璃是一种优质的红外发光材料,而钡镓锗玻璃中少量OH-的存在严重影响玻璃的结构并劣化了玻璃的发光性能.实验研究了在原料中引入氟化物除水和在引入氟化物的基础上进行反应气氛法除水两种方法对Er3+/Yb3+共掺钡镓锗玻璃上转换发光、1.53μm发光的影响,采用Frster-Dexter半经验简化模型分析了OH-和Er3+之间的能量转移几率.结果表明:在引入氟化物的基础上进行反应气氛法除水可以将玻璃中的OH-浓度降低到原来的1/11;随OH-浓度的降低,上转换荧光比1.53μm发光增强更明显,545nm绿光增强了2.8倍;OH-和Er3+之间的能量转移常数为1.75×10-19cm4/s,该值比磷酸盐玻璃中OH-和Er3+之间的能量转移常数稍大.     

Gd3+为敏化剂的掺Tb3+硅酸盐闪烁玻璃

实验制备了以Tb³⁺为激活剂、Gd³⁺为敏化剂的硅酸盐闪烁玻璃, 研究了Tb₂O₃和Gd₂O₃含量对玻璃密度和玻璃折射率, 以及对玻璃在紫外光激发和X射线激发条件下的光学光谱特性的影响. 通过研究Tb³⁺/Gd³⁺共掺闪烁玻璃的激发与发光特性、荧光寿命, 结合稀土离子能级结构, 分析了Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量转移与传递机制. 结果表明：在紫外激发条件下, 大量引入Tb₂O₃和Gd₂O₃可提高Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量传递效率, 有利于Tb³⁺离子的绿色发光; 但是在X射线激发条件下大量引入Tb³⁺离子, 由于缺陷数增加而弱化Tb³⁺离子荧光.     

Dy3+激活的LiCaBO3材料发光特性研究

采用固相法制备了LiCaBO₃∶Dy³⁺发光材料. 材料的发射光谱为一多峰宽谱, 主峰分别为484、577和668nm; 监测577nm发射峰, 对应的激发光谱为一主峰位于331、368、397、433、462和478nm的宽谱. 研究了Dy³⁺浓度对材料发射光谱及发光强度的影响, 结果随Dy³⁺浓度的增大, 材料的黄、蓝发射峰强度比(Y/B)逐渐增大; 同时, 发光强度呈现先增大后减小的趋势, 最大值对应的Dy³⁺浓度为3.00mol%, 其浓度猝灭机理为电偶极电偶极相互作用. 引入Li⁺、Na⁺或K⁺可增强材料的发射强度. InGaN管芯激发下的LiCaBO₃∶Dy³⁺材料呈现很好的白光发射, 色坐标为x=0.3001, y=0.3152.     

微波水热合成六方相NaYF4以及Yb3+、Er3+掺杂NaYF4微米管

为了合成单相以及Yb³⁺、 Er³⁺掺杂的六方结构NaYF4,采用微波水热的方法,以稀土硝酸盐、氟化钠、柠檬酸、氢氧化钠、乙酸乙酯和水为原料,合成了六方相NaYF₄以及Yb³⁺、Er³⁺掺杂的六方相NaYF₄ (NaYF₄∶Yb³⁺,Er³⁺)微米管. 利用XRD、SEM对所得样品的物相和形貌进行了表征. 研究了不同反应条件对产物形貌和物相的影响,并提出了NaYF₄微米管的形成机理. 研究发现,采用微波加热的方法可以在较低的温度下快速得到单一六方相的NaYF₄. 所制备的Yb³⁺、 Er³⁺掺杂NaYF₄微米管的上转换发光性能与其体材料类似,具有较高的发光强度.     

花球状YBO3∶Eu3+的水热合成与表征

采用水热法制备了均匀分散、具有花球形貌的YBO₃∶Eu³⁺. 利用X射线衍射仪、X射线能量仪、高分辨透射电镜、扫描电镜等手段对其结构、形貌进行了研究, 发现其为六方球霰石晶相, 仅含有Y、O、B、Eu元素, 微球直径约1~2μm, 组装成花球的薄片厚度约100nm. 提出了其形成机理：在水热过程中生成的YBO₃晶核在六亚甲基四胺（HMT）的调节下各向异性生长为二维薄片, 并最终组装成为花球状结构. 研究发现得到的YBO₃∶Eu³⁺在612nm表现出显著的红光发射, 并且由于Eu³⁺附近晶体场对称性降低, 样品表现出较高的红光/橙光（R/O）比率.     

不同沉淀剂对Nd3+∶Lu2O3纳米粉体性能的影响

采用湿化学共沉淀法合成了Nd³⁺掺杂的氧化镥纳米晶粉体, 研究了三种不同沉淀剂(NH₄OH、NH₄HCO₃、NH₄OH+NH₄HCO₃)对Nd³⁺∶Lu₂O₃纳米晶粉体性能的影响. 采用NH₄OH+NH₄HCO₃混合溶液作复合沉淀剂所得粉体具有比表面积高(13.37m²/g)、颗粒尺寸小(~30nm)、粒度分布窄(60~160nm)的优点. 该粉体经过干压和等静压成型后, 素坯从室温至1400℃获得的线性收缩率可达17%, 其烧结活性明显高于其它两种沉淀剂所得的粉体. 在流动H₂气氛下, 经1880℃/8h烧结可获得具有优良光学透明性的Nd³⁺∶Lu₂O₃透明陶瓷, 在1080nm波长处的直线透过率超过75%.     

Y2Zr2O7∶Eu3+纳米微粒的合成与变温发光特性研究

采用低温燃烧法制备了Y₂Zr₂O₇∶Eu³⁺纳米微粒,用XRD和HRTEM对纳米微粒的结构、形貌进行了分析和表征.作为对比,采用高温固相法制备了Y₂Zr₂O₇∶Eu³⁺体相材料,对其变温发光特性进行了测试和对比研究.结果表明,Y₂Zr₂O₇∶Eu³⁺纳米晶的606和628nm发射（⁵D₀→⁷F₂）最强,与⁵D₀→⁷F₁磁偶跃迁相对发光强度较体相材料增强60%,且随着温度的降低,Eu³⁺离子5D₀→7F_J(J=1,2,3,4)跃迁发光强度均有变化.另外,采用盐酸“浸蚀”技术对Y₂Zr₂O₇∶Eu³⁺纳米微粒进行了表面处理,室温发射光谱测试表明：⁵D₀→⁷F_2,3,4电偶跃迁与⁵D₀→⁷F₁磁偶跃迁的相对强度较表面处理前减小约15%.对观测到的结果通过纳米微粒的表面效应和激活离子所处局域环境的变化进行了定性解释和讨论.     

熔盐提拉法生长的Nd3+:KGd(WO4)2单晶的性能研究

采用熔盐提拉法生长出φ20min×35mm的优质Nd³⁺:KGd(WO₄)₂晶体,对晶体三个轴向的光谱进行了测试研究,结果表明a轴向的吸收和荧光谱峰最强,最适合于进行激光实验研究.采用脉冲氙灯泵浦φ3.5mm×26mm的激光器件,在1.067μm处得到125.5mJ的激光输出.在同等条件下对YAG:Nd激光晶体进行了激光实验研究,并对两种结果进行了比较,结果表明:和YAG:Nd³⁺晶体相比,KGW:Nd³⁺晶体具有激光阈值低、效率高和输出光为偏振光等优点,因此在小型激光器的应用方面具有明显的优势.     

WO_3含量对Tm~(3+)掺杂TeO_2-WO_3-La_2O_3玻璃热学性能及光谱性质的影响

研究了(90-x)TeO₂-xWO₃-9La₂O₃-1Tm₂O₃(x=10、20、30(mol%))玻璃（以下简称TWL玻璃）的热学性能和光谱性质. 研究发现WO₃的增加可以提高TWL玻璃的热稳定性, 降低玻璃的热膨胀系数. WO₃含量为30mol%时, 玻璃化转变温度T_g达457℃, DTA曲线上无析晶开始温度T_x, 且热膨胀系数降为1.224×10^-5/℃(30～300℃). 玻璃的最大声子能量随WO₃的增加而略微增大. 用J-O理论计算了Tm³⁺离子在TWL玻璃中的光谱参数和部分能级的自发辐射几率、荧光分支比、辐射寿命. 用McCumber理论计算了Tm³⁺离子³F₄→³H₆跃迁的受激发射截面, 在60TeO₂-30WO₃-9La₂O₃-1Tm₂O₃玻璃中, Tm³⁺离子的最大受激发射截面达到9.6×10^-21cm2. 研究结果表明, 60TeO₂-30WO₃-10La₂O₃玻璃具有优良的热学性能和光谱性质, 是一种实现~2.0μm激光输出的理想玻璃基质材料.     

掺铒 Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O玻璃中激发态吸收的抑制

对应用于1.55μm波段宽带放大的掺Er³⁺:Bi₂O₃-GeO₂-Ga₂O₃-Na₂O玻璃中激发态吸收的抑制进行了研究. 为此, 在该玻璃中分别引入了Ce³⁺离子和B₂O₃组分. 研究表明, 随着玻璃中Ce₂O₃的掺杂或B₂O₃组分的引入, Er³⁺:⁴I_11/2能级与Ce³⁺:²F_5/2能级间的能量传递或Er³⁺:⁴I_11/2→⁴I_13/2能级间多声子弛豫速率相应提高, Er ³⁺离子⁴I_11/2能级荧光寿命显著减小, 激发态吸收得到有效抑制. 同时, 实验发现, Ce₂O₃的掺杂进一步提高了Er ³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2能级间总量子效率, 增强了1.55mum波段荧光发射强度, 而荧光发射谱宽基本保持不变. B2O3组分的引入虽在一定程度上削弱了1.55μm波段荧光发射强度, 但进一步拓展了其荧光发射谱, 且增益截面峰值波长移向长波段.     

CsCdF3:Cr3+晶格畸变及其Cd2+-空位研究

按照零场分裂（ＺＦＳ）的三阶微扰理论和叠加晶场模型,建立了ＺＦＳ参量Ｄ与ＣｓＣｄＦ３：Ｃｒ＾３＋晶格结构之间的定量关系,同时考虑了晶格畸变和Ｃｄ＾２＋空位对零场分裂参量Ｄ的贡献,计算了ＣｓＣｄＦ３：Ｃｒ＾３＋晶体的零场分裂参量Ｄ,计算结果与实验符合甚好,证明了晶格畸变和Ｃｄ＾２＋空位的存在,同时得到ｒ＾３＋离子的Ｆ＾－离子向中心Ｃｒ＾３＋离子分别移动Ｘ１＝０．００２９１ｎｍ,Ｘ２＝０．００１ｎｍ,     

溶胶-凝胶法合成Y3Al5O12:Ce3+,Tb3+稀土荧光粉的研究

采用溶胶-凝胶法在低温下合成了Y3Al5O12:0.08Ce^3 ,0.12Tb^3 稀土荧光粉。通过X射线衍射（XRD）分析及激发、发射光谱测试结果表明：合成的粉末为YAG晶体结构,粉体的最大激发峰为273nm,最大发射峰为545nm,色坐标为：x=0.331,y=0.558,在273nm的紫外光激发下发出明亮的绿光。     

用于微片激光器的Nd3+掺杂四磷酸盐玻璃光谱研究

制备了Nd+掺杂四磷酸盐玻璃,测量了吸收光谱、荧光光谱,计算Nd十的发射截面,研究了其荧光特性、浓度猝灭及其机制、以及OH基对荧光强度和能量传递的影响,研究发现在四磷酸盐玻璃Nd3+的最佳浓度约为4.1×1020ions/cm3,在研究光谱性质的基础上实现了Nd3+掺杂四磷酸盐玻璃微片激光器1.054μm的连续激光输出.     

纳米羟基磷灰石对Ni2+的吸附性能及机理研究

以硝酸钙和磷酸氢二铵为原料用化学共沉淀法制备纳米羟基磷灰石(n-HA),用XRD、TEM 和BET表征样品的相组成、结晶形貌和比表面积. 结果表明：制备的针状羟基磷灰石长轴约为31.9nm,短轴约为21.3nm,粒径均匀且表面活性高,具有较低结晶度,比表面积高达135m²/g. 选用Ni²⁺作为吸附目标离子,通过Zeta电位、XRD和XPS分析n-HA吸附前后的表面电位、晶体物相和表面原子结合能的变化可知：Langmuir等温吸附模型仅适用于Ni²⁺初始浓度低于0.1mol/L的范围;当Ni²⁺初始浓度高于0.1mol/L时,Ni²⁺取代Ca²⁺与表面的O成键,吸附过程包括离子交换、静电吸附和溶解沉淀作用.     

掺Yb3+闪烁晶体的研究进展

掺Yb3+闪烁晶体是新近发展起来的一类闪烁体,有可能用于探测太阳中微子.本文简要介绍了掺Yb3+闪烁晶体的电荷迁移发光的机理以及基质晶体对温度猝灭与浓度猝灭的影响.综述了具有石榴石结构和钙钛矿结构的两类掺Yb3+闪烁晶体的研究进展,特别是YbYAG和YbYAP晶体的生长、闪烁性能以及应用前景.最后,对掺Yb3+闪烁晶体的未来研究方向做了展望.     

发光二极管用荧光材料Sr2CeO4:Sm3+的合成及其发光特性

以具有一维结构的Sr2CeO4化合物为研究对象、Sm3 作为发光中心,探索了其作为LED用荧光材料的可能性.用高温固相法于1200℃、6h合成了Sr2CeO4:Sm3 系列单相粉末样品,并研究了其发光性质.结果表明,在365nm激发下,从荧光光谱中可以看出存在从基质向稀土离子的能量转移.通过调节荧光材料Sr2CeO4:Sm3 中稀土离子Sm3 的掺杂浓度,可以调谐发光体的发光颜色,当Sm3 离子浓度较小(<3%)时,体系发出很强的白光;当Sm3 离子浓度较大(3%～15%)时,体系发出红光.测量了荧光材料的色坐标,发现Sr2CeO4:1%Sm3 的色坐标是(0.334,0.320),接近于纯白色(0.33,0.33),可以作为一种新型的UV-LED用单一白色荧光材料.     

YAG:Ce3+微粉的制备及光谱性能

本文以高分子网络凝胶法制备Ｙ３Ａｌ６Ｏ１２（ＹＡＧ）Ｃｅ＾３＋微粉，并测试其光谱特性。与普通的共沉淀法合成的（ＹＡＧ）：Ｃｅ＾３＋相比，高分子网络凝胶法于比较低的温度下（９９０℃）获得ＹＡＧ物相，合成的（ＹＡＧ）：Ｃｅ＾３＋微粉光谱谱峰存在明显的蓝移现象。     

CdTe纳米棒的水相合成与铜离子识别研究

水相以巯基乙酸和半胱氨酸为混合稳定剂合成了光谱可调的CdTe纳米棒, 具有双波长发射纳米棒被用作铜离子荧光探针.铜离子加入后, 纳米棒645nm处的缺陷发射显著减弱,535nm处的激子发射未见变化.在弱碱性条件下,纳米棒缺陷发射强度与铜离子的浓度成良好线性相关,响应区间为 0～2.8×10-6 mol/L,检测下限为4.0×10-9mol/L.本文初步探讨了铜离子与CdTe纳米棒之间的作用机理.     

金红石TiO2晶体中F和F+心电子结构及其吸收光谱研究

本文运用嵌入原子簇的电荷自洽离散变分方法（ＳＣＣ－ＤＶＭ－Ｘα方法）分别对ＴｉＯ２晶体中Ｆ和Ｆ＾＋心的能级结构进行计算,得到了Ｆ和Ｆ＾＋心的光学吸收跃迁模式,其跃迁能量分别是０．９８,１．７８ｅＶ,我们认为,经还原后的ＴｉＯ２晶体,在光吸收实验中测到的１．２μｍ（１．０２ｅＶ）,７６０ｎｍ（１．７５ｅＶ）两个峰分别是由于还原过程中形成的Ｆ和Ｆ＾＋心的吸收峰,并存在着Ｆ→Ｆ＾＋的转型过程。