Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂YPO_4上转换发光材料的制备与性能

利用共沉淀法制备了Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂YPO_4上转换发光材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)和上转换发射光谱(UPL)对合成样品的物相结构、形貌、化学成分和光学性能进行研究,并对Er~(3+)和Yb~(3+)的掺杂量(摩尔分数,%)对合成样品的物相结构及上转换发光性能的影响进行分析。结果表明:制备样品为纯相四方晶系的Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂YPO_4晶体,Yb~(3+)的掺杂量对产物的物相结构无显著影响。所制备产物在980nm的近红外光激发下,发射出Er~(3+)特征的上转换绿色光,其绿色光色纯度达到96%以上,色温接近日光。YPO_4:1%Er~(3+)/20%Yb~(3+)样品具有相对更优的上转换发光性能;过高浓度Yb~(3+)和Er~(3+)共掺杂导致样品出现浓度猝灭现象。此外,对制备样品的上转换发光材料发光机制及能量跃迁机理进行了讨论。     

Er~(3+)-Tm~(3+)-Yb~(3+)掺杂Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的上转换白色荧光和铁电性能

通过化学溶液沉积法制备了Er~(3+)-Tm~(3+)-Yb~(3+)共掺杂的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜,并研究了薄膜的上转换荧光和铁电性能.在980 nm红外光的激发下,薄膜的室温发射光谱在可见光区域显示岀4个发射带,分别是峰值为478 nm的蓝光发射带,对应Tm~(3+)的~1G_4→~3H_6能级跃迁;峰值为527和548 nm的绿光发射带,对应Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和~4S1/2→~4I_(15/2)能级跃迁;峰值为657 nm的红光发射带,由Er~(3+)的~4F_(9/2)→~4I_(15/2)和Tm~(3-)的~1G_4→~3F_4能级跃迁产生的发射带复合而成.荧光的颜色可以通过改变Er~(3-),Tm~(3+),Yb~(3+)离子的掺杂浓度加以调节.在固定Tm~(3+),Yb~(3-)浓度的Bi_(3.59-x)Er_xTm_(0.01)Yb_(0.4)Ti_3O_(12)(BEr,TYT)薄膜中,随着Er~(3+)浓度的增加,红、蓝光和绿、蓝光的强度比均增加,Er~(3+)离子的淬灭浓度为1.75‰(摩尔分数,下同);在固定Er~(3+),Yb~(3+)浓度的Bi_(3.593-y)Er_(0.007)Tm_yYb_(0.4)Ti_1O_(12)(BETm_yYT]薄膜中,随着Tm~(3+)浓度的增加,绿、蓝光和红、蓝光的强度比均降低,Tm~(3+)的淬灭浓度为2.5‰;在固定Er~(3-),Tm~(3+)浓度的Bi_(3.98-x)Er_(0.01)Tm_(0.01)Yb,Ti_3O_(12)(BETYb,T)薄膜中,随着Yb~(3+)浓度的增加,蓝、绿光和红、绿光的强度比均增加,Yb~(3-)对Er~(3-)发射的荧光淬灭浓度小于5%,而对Tm~(3-)发射的荧光淬灭浓度大于18%.Bi_(3.5#15)Er_(0.0045)Tm_(0.01)Yb_(0.4)Ti_3O_(12)薄膜上转换荧光值为(0.31,0.34),最接近标准白光的色度坐标(0.33,0.33).在不同功率的红外激光激发下,薄膜荧光的色度坐标变化幅度很小,说明薄膜具有较好的颜色稳定性.通过分析薄膜荧光的上转换机制,从Er~(3+)向Tm~(3-)有明显的能量传递发生,使光谱中红、绿、蓝光的相对强度和稀土离子的淬灭浓度发生明显变化.薄膜的铁电性能测试表有,当Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)掺杂的总浓度约为10%时(Bi_(3.5815)Er_(0.0085)Tm_(0.01)Yb_(0.4)Ti_3O_(12),薄膜的铁电剩余极化强度达到最大值,为27.8μC/cm~2.     

红色荧光粉Ca_3Y_2Si_3O_(12):Eu~(3+)的制备及发光特性

采用高温固相法合成了红色荧光粉Ca_3Y_2Si_3O_(12):Eu~(3+)。研究了Eu~(3+)离子掺杂浓度、助熔剂及Gd~(3+)共掺杂对荧光粉发光特性的影响。XRD检测结果显示,荧光粉的主晶相为Ca_3Y_2Si_3O_(12),属单斜晶系。荧光光谱分析表明:硅酸盐荧光粉Ca_3Y_2Si_3O_(12):Eu~(3+)的发射光谱包含2个主峰,峰值分别位于590和614 nm,归属于Eu~(3+)离子从~5D_0→7~F_1和~7F_2的特征跃迁。用614 nm最强峰监测,得到激发光谱为一多峰宽带(200~500 nm)。改变Eu~(3+)离子掺杂浓度发现:随着掺杂量增加,荧光粉发光强度先增加后降低,最佳掺杂量为20 mol%;讨论了几种助熔剂的影响:NaCl、CaF_2作为助熔剂,对荧光粉的发光强度影响不大,H_3BO_3作为助熔剂降低荧光粉的发光强度,而NH_4F能显著提高荧光粉的发光强度;Gd~(3+)可以作为一种很好的共激活剂,敏化Eu~(3+)离子发光。     

ZrO_2上转换反蛋白石光子晶体的制备及发光调控研究

采用自组装方法和溶胶凝胶法制备了光子带隙位于489和543nm的2种Yb~(3+),Tb~(3+)共掺杂的ZrO_2反蛋白石光子晶体,并研究了光子带隙对Tb~(3+)离子490和545nm的上转换发光的调控。研究发现:Yb~(3+),Tb~(3+)共掺杂的ZrO_2反蛋白石光子晶体的光子带隙对Tb~(3+)的490nm(~5D4→~7F6)和545nm(~5D4→~7F5)的上转换发光有显著的影响。当Tb~(3+)离子的发射光谱带与光子禁带重合时,在光子带隙调制作用下,Tb~(3+)的上转换发光受到明显的抑制。通过调节光子晶体的周期结构可以实现对稀土Tb~(3+)的蓝光和绿光的上转换发射的调控。     

Er~(3+)掺杂位置对Er~(3+):BaTiO_3薄膜上转换发光的影响(英文)

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制备Er3+掺杂BaTiO3薄膜。通过XRD、AFM和PL图谱分别研究薄膜的晶体结构、形貌以及上转换发光性能。结果表明,薄膜的微观结构和发光性能与Er3+掺杂晶格的位置有关。A位掺杂薄膜较B位掺杂薄膜具有较小的晶格常数和较好的结晶。PL光谱表明:A位掺杂的薄膜和B位掺杂的薄膜都于528nm和548nm处获得较强的绿色上转换发光以及在673nm处获得较弱的红光,分别对应Er3+离子的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁。相对于B位掺杂的薄膜,A位掺杂样品有较强的绿光发射积分强度以及较弱的红光发射相对强度。这种差异可以通过薄膜的结晶状况和交叉弛豫机制来进行解释。     

Er3 离子掺杂氧氟碲酸盐玻璃的上转换发光

制备了一种新型的单掺铒氧氟碲酸盐玻璃.研究了该玻璃系统的光谱特性,分析了Er3 离子在玻璃中的上转换机理.在室温下,通过980 nmLD激发,可观察到明亮的绿色上转换荧光.光谱测试结果表明:在近紫外和蓝光波段,存在中心波长为410,452,490 nm的发射峰,分别对应于2H9/2→4I15/2,4F5/2,3/2→4I15/2和4F7/2→4I15/2的跃迁.通过比较980 nm可调谐激光器间接激发和488 nm氙灯直接激发获得各发光能级的荧光寿命,Er3 离子在氧氟碲酸盐玻璃中的红、绿光上转换发光过程主要源于能量转移过程.     

Yb3+/Er3+/Tm3+共掺氧氟碲酸盐玻璃三基色上转换发光研究

制备了一种新的Yb3 /Er3 /Tm3 共掺氧氟碲酸盐玻璃.研究了ZnF2调整Yb3 /Er3 /Tm3 共掺氧氟碲酸盐玻璃的Raman光谱、吸收光谱和上转换荧光光谱.结果发现,该体系玻璃具有较低的声子能量,在980 nm LD激发下,可以同时观察到明显的蓝色(476nm)、绿色(530和545 nm)和红色(656nm)上转换发光.上转换蓝光(476 nm)是由于Tm3 离子1G4→3H6跃迁,上转换的绿光(530和545 nm)是由于Er3 离子2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁,上转换红光(656nm)是由于Er3 离子4F9/2→4I15/2跃迁.根据吸收光谱以及Yb3 、Er3 和Tm3 离子的能级,分析了Yb3 /Er3 /Tm3 共掺氧氟碲酸盐玻璃的上转换发光机理,发现上转换蓝光是一个三光子吸收过程,而上转换绿光和红光均为双光子吸收过程.研究结果表明,Yb3 /Er3 /Tm3 共掺氧氟碲酸盐玻璃是一种三维立体显示用激光玻璃的潜在基质材料.     

Ca_2AlSi_3O_2N5:Sm~(3+)荧光粉制备及发光特性

采用原位共沉淀与气氛还原氮化相结合的方法,在1100℃下制备出Ca2AlSi3O_2N5:Sm~(3+)。使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)以及稳态瞬态荧光光谱仪(PL)对合成产物的结构、微观形貌和发光特性进行了研究。在287nm紫外光激发下,测得Ca2AlSi3O_2N5:Sm~(3+)的发射光谱为1个多峰宽谱,主峰分别为602nm(4G5/2→6H7/2)和650nm(4G5/2→6H9/2)。研究了Sm~(3+)掺杂浓度对Ca2AlSi3O_2N5:Sm~(3+)红光荧光粉发光性能的影响。结果表明,随着Sm~(3+)掺杂浓度增大,发光强度先增大后减小。     

Gd~(3+)/Ga~(3+)共掺杂石榴石型Yb_3Al_5O_(12)材料的制备及热物理性能

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了Gd~(3+)/Ga~(3+)双掺杂的石榴石型Yb_(3-x)Gd_xAl_(5-x)Ga_xO_(12)固溶体陶瓷材料(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5;YGAGO)。结果表明:Gd~(3+)/Ga~(3+)共掺杂的YGAGO保持了石榴石相结构;随着Gd~(3+)/Ga~(3+)掺杂量的增加,固溶体样品的衍射峰位整体向低角度偏移;SEM形貌表明Yb_3Al_5O_(12)材料的微观形貌由纳米级晶粒和高密度晶界构成;大离子Gd~(3+)与Ga~(3+)分别对Yb_3Al_5O_(12)晶体结构中Yb~(3+)与Al~(3+)晶格位的取代,不仅因引入的点缺陷明显降低了材料的热导率,同时还造成石榴石型Yb_3Al_5O_(12)晶体结构的松弛,利于热膨胀系数的提高。随着Gd~(3+)/Ga~(3+)掺杂量的增加,晶体中点缺陷浓度不断升高,声子平均自由程不断减小,使得YGAGO的热导率在x=0.5时达到最低值(λ=1.67W/(m·K),T=1273 K),热膨胀系数达到最高值(α_1=11.71×10~(-6)K~(-1),T=1273 K)。     

Er3+掺杂位置对Er3+:BaTiO3薄膜上转换发光的影响

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制备Er3+掺杂BaTiO3薄膜.通过XRD、AFM和PL图谱分别研究薄膜的晶体结构、形貌以及上转换发光性能.结果表明,薄膜的微观结构和发光性能与Er3+掺杂晶格的位置有关.A位掺杂薄膜较B位掺杂薄膜具有较小的晶格常数和较好的结晶.PL光谱表明:A位掺杂的薄膜和B位掺杂的薄膜都于528 nm和548nm处获得较强的绿色上转换发光以及在673 nm处获得较弱的红光,分别对应Er3+离子的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁.相对于B位掺杂的薄膜,A位掺杂样品有较强的绿光发射积分强度以及较弱的红光发射相对强度.这种差异可以通过薄膜的结晶状况和交叉弛豫机制来进行解释.     

三维立体显示用稀土掺杂氧卤碲酸盐玻璃

制备了一种新的Er^3 ／Tm^3 /Yb^3 共掺氧卤碲酸盐玻璃。研究了基质玻璃的热稳定性能、Raman光谱和上转换发光。发现：氧卤碲酸盐玻璃具有好的热稳定性能和低的声子能量，在980nmLD激发下，可同时观察到明显的蓝色(476nm)、绿色(530nm和545nm)和红色(656nm)上转换发光。上转换蓝光(476nm)是由于Tm^3 离子1^G4→3^3H6跃迁，上转换的绿光(530nm和545nm)是由于Er^3 离子2^H11/2→4^I15／2和4^S3/2→4^I15/2跃迁，上转换红光(656nm)是由于Er^3 离子4^F9/2→4I15/2跃迁。     

Er3 掺杂钡镓锗玻璃上转换荧光淬灭机理研究

制备了30BaO-30Ga2O3-40GeO2-xEr2O3系统玻璃,测量了Er3 在钡镓锗玻璃中的吸收光谱.分别采用488 nm,800 nm和980 nm激发不同浓度Er3 掺杂的玻璃样品,测量了Er3 的4S3/2→4I15/2荧光光谱;并利用488 nm脉冲氙灯激发,测量了Er3 的4S3/2→4I15/2荧光衰减,讨论了Er3 掺杂浓度对4S3/2能级发光强度和荧光寿命的影响.结果表明:随着Er3 浓度的增加,4S3/2→4I15/2荧光强度先增大后减小,在Er3 浓度为1%时出现峰值;而4S3/2能级的荧光寿命呈递减趋势,荧光衰减曲线的非指数成分增加.能量分析表明:Er3 的4S3/2能级和4I15/2能级之间交叉驰豫过程是上转换荧光淬灭的主要通道,而交叉驰豫过程主要源于Er3 电偶极-电偶极间的相互作用.     

Y/Gd/Eu三元稀土层状化合物的离子交换行为与光学性能

采用低温液相沉淀技术合成出硝酸盐类Y/Gd/Eu三元体系的稀土层状化合物,通过自组装获得了花瓣状超薄纳米片,并研究了该化合物的硫酸根离子交换行为和光学性能。研究表明,当硫酸根与硝酸根的摩尔比R=0.25时,硫酸根离子可以完全置换层状化合物层间的硝酸根离子。离子交换后层状化合物的发光强度减弱,Gd~(3+)离子掺杂使Eu~(3+)离子的配位环境发生改变,从而导致磁偶极子跃迁~5D_0→~7F_1的2个发射峰的相对强度发生变化。硫酸根离子交换改变了层状化合物的热分解路径,阻碍了煅烧过程中颗粒间的表面扩散,从而获得了高分散的氧化物荧光粉(平均粒度～120nm),该粉体呈现出Eu~(3+)离子的~5D_0→~7F_J的特征红光。Gd~(3+)离子掺杂有效敏化了氧化物固溶体中Eu~(3+)离子的发光,煅烧温度的提高也进一步增加了粉体的发光强度与量子效率,同时缩短了荧光寿命。     

Cr~(3+)掺杂的CaAl_(12)O_(19)红色荧光粉发光性能研究

采用高温固相法合成Cr~(3+)掺杂的CaAl_(12)O_(19)荧光粉,通过添加不同量的助溶剂H_3BO_3,研究了对该荧光粉的合成和发光性能的影响。XRD表明,在1 500℃下合成出了纯的相,助溶剂量在3mol%(占Al_2O_3摩尔量的比)最佳。通过CaAl_(12)O_(19)∶Cr~(3+)荧光粉激发光谱和发射光谱,激发光谱出现了410nm和580nm两处宽峰,分别属于Cr~(3+)的4A_2→4T_1和4A_2→4T_2的跃迁;发射光谱在685nm出现最强峰,属于Cr~(3+)的2E2→4A2的跃迁,不同浓度Cr~(3+)掺杂的发射光谱表明,最佳掺杂浓度在0.5mol%。通过CaAl_(12)O_(19)∶Cr~(3+)色度图(x=0.679 93,y=0.319 83)可以看出,该荧光粉的优良的深红色发光性。     

LaMgAl11O19: Mn2+和LaMgAl11O19:RE, Mn2+(RE=Eu2+, Gd3+)的发光特性

以H3BO3作助熔剂,用高温固相法在1150℃、保温4 h的条件下成功制备了LaMgAl11O19:Mn的单相粉末样品并研究了其真空紫外光激发下的一系列发光特性.在紫外光(254 nm)激发下,LaMgAl11O19:Mn不发光;真空紫外光(147 nm)激发下,观察到Mn2+很强的3d5→3d44s的跃迁发光,峰值位于516 nm,结果表明,Mn2+的掺杂浓度在0.05 mol/mol时发光最强.为了继续增强LaMgAl11O19中Mn2+的发光强度,在固定Mn2+的浓度为0.05 mol/mol的条件下又合成了LaMgAl11019:(Eu2+,Mn2+)与LaMgAl11O19:(Gd3+,Mn2+),利用(Eu2+,Mn2+)和(Gd3+,Mn2+)间存在有效的能量传递的特性,很好的达到了增强Mn2+的发光的目的.     

CaBPO5:Dy3+的高温合成及其发光特性

运用高温合成的方法合成CaBPO5:Dy3+,用X射线衍射仪(XRD)、以及荧光光度计(PL)对合成产物的结构和发光性质进行了研究。在350 nm紫外光激发下,测得CaBPO5:Dy3+材料的发射光谱为一个多峰宽谱,主峰分别为486nm(4F9/2→6H15/2),和575 nm(4F9/2→6H13/2)。研究了Dy3+浓度对发光性能的影响,随着Dy3+浓度的增大,样品的发光强度先增大后减小。掺杂Dy3+的浓度为1mol%时,其发光强度达到最大值。加入电荷补偿剂Li+、Na+、K+均提高了CaBPO5:Dy3+材料的发射光谱强度,其中以Li+的情况最为明显。     

Y~(3+)掺杂纳米TiO_2粉体的表征及光催化性能研究(英文)

采用溶胶-凝胶法制备了Y~(3+)掺杂TiO_2纳米粉体.通过FT-IR、SEM、XRD 以及UV-Vis等表征手段,系统地探讨了Y~(3+)掺杂量对掺杂粉体的表面结构、相组成及光学性能的影响.研究结果表明,Y~(3+)离子的掺杂能有效抑制TiO_2的相转变(由锐钛矿转变为金红石)与提高比表面积.同时Y~(3+)离子的掺杂也使制备粉体的能带带隙变宽,形成了较大的氧化还原电势.在紫外光辐照下,Y~(3+)掺杂纳米TiO_2粉体对甲基橙的催化降解表现出较好的催化性能:当pH为3、3.0 mol% Y~(3+)的TiO_2纳米粉体的用量为0.8 g/L时,甲基橙的降解率为49.4%.     

Lu_2O_3:Yb~(3+),Tm~(3+)纳米晶的制备和上转换发光性能(英文)

采用碳酸氢铵(NH4HCO3)为沉淀剂,用共沉淀法制备Yb3+和Tm3+共掺杂的Lu2O3:Yb3+,Tm3+纳米晶。研究Tm3+摩尔分数、Yb3+摩尔分数和煅烧温度对Lu2O3:Yb3+,Tm3+纳米晶的结构和上转换发光性能的影响。结果表明:所制备的纳米晶具有纯的Lu2O3相,结晶性较好。当掺杂的Tm3+浓度超过0.2%(摩尔分数)时,出现浓度淬灭效应。Tm3+和Yb3+的最佳掺杂比分别为0.2%和2%(摩尔分数)。在980nm半导体激光器的激发下,样品发射出蓝光(490nm)和红光(653nm),分别对应Tm3+的1G4→3H6和1G4→3F4跃迁。发射强度与激发功率的关系表明,Tm3+的1G4能级布居是三光子能量传递过程。随着煅烧温度的升高,上转换发光强度增强,这主要是因为随着温度的升高纳米晶表面的OH?减少和纳米晶尺寸增大。     

Er3+和Yb3+共掺ZnS纳米晶的合成及光学性能研究

采用巯基乙酸为稳定剂水热法合成了ZnS:Er/Yb纳米晶。利用XRD、TEM、XPS和荧光光谱对合成的纳米晶进行物相、形貌、化学价态及荧光性能表征。结果表明：合成的纳米晶粒度约5nm,为闪锌矿结构;荧光光谱可知,激发波长为270nm时,发射光谱中主要出现了470 nm, 530 nm和 580 nm三个发射峰,且当合成温度为120℃时,发光峰强度最大。980nm激发纳米晶时,得到了Er离子在540 nm和 650 nm处4F3/2→4I15/2 和4F9/2→4I15/2的跃迁发射峰。     

三维立体显示用 Yb~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)掺杂铝硅酸盐微晶玻璃(英文)

制备了一种Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺铝硅酸盐微晶玻璃。研究了玻璃基质的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机制。发现:在975nmLD激发下,可同时观察到明显的蓝光(476nm)、绿光(544nm)和红光(656nm)上转换发光。同未热处理的玻璃相比,处理后的微晶玻璃的蓝光、绿光和红光的发光强度分别增加了41.1、7.0和0.6倍。比对色坐标发现:微晶玻璃的色坐标CIE-x=0.520,CIE-y=0.360,而未热处理玻璃的色坐标CIE-x=0.284,CIE-y=0.327。上转换发光基质分析表明,上转换蓝光是Tm3+的三光子吸收过程,上转换绿光和红光是Ho3+的双光子吸收过程。这一系列的结果表明,Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺铝硅酸盐玻璃可能对三维立体显示的潜在应用有所帮助。