铋掺杂锗酸盐玻璃超宽带近红外发光性质及机理

采用传统的高温熔融法制备了80GeO2–20RO (R=Ca, Sr, Ba)掺铋锗酸盐玻璃。研究了铋掺杂锗酸盐玻璃超宽带近红外发光性质,探讨了铋离子掺杂玻璃超宽带发光机理。结果表明：在808 nm激光激发下,铋掺杂锗酸盐玻璃随着碱土金属离子半径增加,中心波长为1300 nm的发射强度逐渐降低;在690 nm激光激发下,铋掺杂锗酸盐玻璃的近红外发射覆盖从900 nm到2000 nm波段但不呈现正态分布,荧光半高宽达428 nm。随着碱土金属离子半径的增加,其近红外发射中心位置逐渐向长波方向移动,推测近红外发光可能源于两种不同形式铋的发光中心。铋掺杂的锗酸盐玻璃具有良好的光学性能,较宽的荧光半高宽,将成为未来超宽带光纤放大器的增益介质。     

光学碱度与铋离子掺杂锗酸盐玻璃近红外发光性质之间的关系

制备了铋离子掺杂的碱金属和碱土金属锗酸盐玻璃,并研究了玻璃光学碱度与铋离子近红外发光性质之间的关系。结果表明:铋离子的宽带近红外发光的强度、峰位以及荧光半高宽可以通过锗酸盐玻璃的光学碱度进行调控:随着玻璃光学碱度的增加,红外发光强度下降,半高宽增大,同时发光峰红移;玻璃中Bi~(3+)/Bi~(2+)的摩尔比变化趋势与Duffy光学碱度理论相符。而铋离子近红外发光强度与光学碱度的依存关系表明,近红外宽带发光可能源于低价态铋离子。     

三价铈离子掺杂锗酸盐玻璃的发光性能

实验制备了Ce3 掺杂重金属锗酸盐玻璃样品,测试了透射、发射、激发光谱.结果表明:由于锗酸盐玻璃的光碱度较大,Ce3 的发射波长发生了明显红移.La3 的加入对Ce3 具有分散作用,有助于提高Ce3 的掺入量且降低了浓度淬灭效应.对于Ce3 和Tb3 共掺杂玻璃,Ce3 和Tb3 的发光均有所减弱,这可能是由于Ce3 ,Tb3 二者在351～381 nm波长处有激发峰的重叠,而存在竞争吸收所致.     

多面体CaWO_4:Dy~(3+),M~+(M=Li,Na,K)荧光粉的制备及其发光性能

以溶剂热法合成多面体CaWO_4:Dy~(3+),M~+(M=Li,Na,K)荧光粉,考察Dy~(3+)掺杂量、Li~+掺杂量、掺杂碱金属离子种类等对产物发光性能的影响。利用XRD、SEM、DRS、PL等对产物进行表征。XRD结果表明:产物CaWO_4:Dy~(3+),M~+(M=Li,Na,K)为四方晶系结构;在波长为256 nm激发下,CaWO_4:Dy~(3+),M~+(M=Li,Na,K)荧光粉,在574 nm处显现出强发射峰,其发光强度相对未掺杂碱金属离子的CaWO_4:Dy~(3+)发光强度明显提高,其中多面体CaWO_4:Dy~(3+),Li~+是CaWO_4:Dy~(3+)发光强度的3倍。     

Yb~(3+)/Er~(3+)共掺锗酸盐氧氟微晶玻璃的白光输出

对组成为50GeO_2-20Al_2O_3-15CaF_2-15LiF稀土离子锗酸盐氧氟玻璃在550℃微晶化热处理24h,得到了透明的微晶玻璃。X射线衍射表明:玻璃中析出了CaF_2纳米晶粒,晶粒尺寸在17 nm左右。在980 nm泵浦光的激发下,Yb~(3+)/Er~(3+)双掺微晶玻璃产生了蓝绿红上转换荧光。随着玻璃中Yb~(3+)的掺杂浓度的增加蓝光和红光荧光强度增大,其中5%Yb~(3+)/1%Er~(3+)(摩尔分数,下同)的微晶玻璃样品的上转换发光已经出现白光效果。通过研究一系列高Yb~(3+)/Er~(3+)浓度比的共掺微晶玻璃样品,实现了对上转换红光绿光与蓝光的荧光强度比例的调整,当Yb~(3+)掺杂浓度为12%、Er~(3+)掺杂浓度为0.01%时,微晶玻璃的上转化发光接近白光。     

Dy~(3+)/Y~(3+)掺杂GdPO_4玻璃陶瓷的制备及性能研究

以Na_2CO_3、Al_2O_3、SiO_2、NaF、GdF、DyF、YF、(HN_3)_2HPO_4为原料,利用熔融急冷法制备了GdPO_4玻璃陶瓷以及Y~(3+)、Dy~(3+)、Y~(3+)/Dy~(3+)掺杂的GdPO_4玻璃陶瓷,通过DSC、XRD、SEM、紫外可见光度计等研究了玻璃陶瓷的制备工艺、相成分、微观结构和透光性。结果表明:确定的热处理规程为570℃核化2h再670℃晶化2h,得到的玻璃陶瓷外观透明、成型良好,在玻璃基体中有明显的微晶。在GdPO_4中掺杂稀土有利于微晶从玻璃基体中析出,其中Dy~(3+)掺杂GdPO_4玻璃陶瓷中的微晶尺寸最大。所有的玻璃陶瓷在可见光区具有高透过性,Dy~(3+)掺杂的GdPO_4玻璃陶瓷的可见光区透光率低于其他样品。     

Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃光谱性能和能量传递研究

采用熔融淬冷法制备了新型Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂的多组分碲酸盐玻璃。测试了样品的吸收光谱、1.53μm发光光谱和上转换发射光谱,研究了980 nm激发下Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂的碲酸盐玻璃的光谱性能和能量传递机理。结果表明:在Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃中可以观察到明显的以525 nm,546 nm和659 nm为中心的绿色和红色发射。Ho~(3+)的共掺通过Er~(3+)与Ho~(3+)间存在良好的能量传递改善了上转换荧光强度,抑制了1.53μm的发光。在Ho_2O_3掺杂量为0.3mol%时Er~(3+)/Ho~(3+)共掺样品上转换发光达到最佳,可见Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂的70TeO_2-13BaO-7La_2O_3-10GeO_2玻璃在光纤激光器上转换发光方面有潜在的应用前景。     

铋碲酸盐玻璃中钐离子的光学和光谱特性

制备了高折射率钐离子掺杂铋碲酸盐玻璃,测量并利用Brewster定律计算的玻璃折射率nd=2.344。测试与分析了玻璃的吸收和荧光光谱,根据Judd Ofelt理论对吸收光谱进行了拟合,求得Sm3+的光谱参量Ωt(t=2,4,6)分别为4.73×10~(-20),2.78×10~(-20),1.77×10~(-20)cm2,并进一步计算了Sm3+在玻璃中各能级跃迁的振子强度、自发辐射跃迁几率、辐射寿命和荧光分支比等光谱参数。激发光谱表明:氩离子激光器和紫外、蓝色激光二极管及发光二极管是Sm~(3+)掺杂铋碲酸盐玻璃有效的泵浦光源。     

Tm~(3+)/Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂Ga_2O_3-GeO_2-Li_2O玻璃的上转换发光性能研究

采用熔融淬冷法制备了Tm~(3+)/Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂的Ga_2O_3-GeO_2-Li_2O玻璃。测试了样品的拉曼光谱、吸收光谱、980 nm和808 nm泵浦下的上转换发射光谱。详细调查了在980 nm和808 nm激发下不同的Yb2O3掺杂含量对Tm~(3+)/Ho~(3+)掺杂的镓锗锂玻璃的上转换发射光谱的影响,分析了稀土离子间的能量传递。研究发现:980 nm泵浦下样品观察到明显的545 nm和657 nm发射和微弱的476 nm发射峰。随着Yb~(3+)浓度的增大,由于Yb~(3+)对Tm~(3+)和Ho~(3+)的有效的能量传递增强了红光和绿光发射强度,红光的增长率是快于绿光的,Yb_2O_3的掺杂量为0.7 mol%时I657/I545强度比率达到最高。808 nm激发下可以观察到弱的476 nm的蓝光和545 nm的绿光及强烈693 nm发射。     

NaLnTiO_4化合物的合成和光谱特性

本文研究了NaGd_(1-x)Dy,TiO_4(x=0.1-1)和NaGd_(0.7)Ln_(0.3)TiO_4(Ln=Ce~(2+)、Pr~(3+)、Nd~(3+)、Sm~(3+)、Eu~(3+)、Gd~(3+)、Tb~(3+)、Dy~(3+)、Ho~(3+)、Er~(3+)和Tm~(3+))系列化合物在1000℃灼烧5h的合成工艺。用X射线衍射法确定了该系列化合物为畸变的K_2NiF_4结构。测试和分析了激发光谱和荧光光谱,讨论了Gd~(2+)-Dy~(3+)离子间的能量传递和Dy~(+)离子的荧光猝灭。     

关于白色荧光粉Y_2(MoO_4)_3:Dy~(3+),Tm~(3+)的制备及其发光性能的研究

本论文采用高温固相法,制备一系列LED用白色荧光粉Y2-x(Mo O4)3:x Dy~(3+)和Y2-x-y(Mo O4)3:x Dy~(3+),y Tm~(3+)。并对此系列白色荧光粉进行测试,结果表明白光是由Tm~(3+)的蓝光发射(456 nm)以及Dy~(3+)的蓝光发射(485 nm)和黄光发射(581 nm)而组合产生的;在Y2-x(Mo O4)3:x Dy~(3+)荧光粉中,当Dy~(3+)的掺杂摩尔分数为4%时色坐标为(0.3205,0.3300)最接近白光的标准色坐标值(0.33,0.33),当Dy~(3+)为5%时强度达到最强,而4%时强度稍弱;在Y1.95-y(Mo O4)3:0.05Dy~(3+),y Tm~(3+)系列荧光粉中,确定Dy~(3+)为5%,改变Tm~(3+),当Tm~(3+)的掺杂摩尔分数为2%时其色坐标值(0.3260,0.3222)最接近标准白光,且强度也为最强;在Y1.95-y(Mo O4)3:0.05Dy~(3+),y Tm~(3+)基质中存在Tm~(3+)→Dy~(3+)能量传递现象。     

稀土掺杂Eu(TTA)_3phen的制备及其发光性能的研究

本文用回流冷凝法,以氧化铕、噻吩甲酰三氟丙酮为基本原料合成Eu(TTA)3phen有机发光配合物。该配合物的激发光谱为310 nm,发射光谱为612 nm。本文发现该配合物掺杂Gd~(3+)、Tb~(3+)、Y~(3+)、La~(3+)、Ho~(3+)、Sm~(3+)、Pr~(3+)稀土离子使其发光强度明显提高,其中掺杂40%Gd~(3+)离子形成的配合物发光强度最大,是Eu(TTA)3phen配合物的1.31倍。     

铕离子掺杂碱土金属铝硼硅荧光玻璃的制备与发光性能

采用熔融冷却法在空气条件下制备了含不同碱土金属氧化物的铕离子掺杂铝硼硅酸盐玻璃Al_2O_3–B_2O_3–Si O_2–Eu_2O_3–MO(M=Mg,Ca,Sr,Ba),考察了玻璃的密度、摩尔体积、光学碱度等物理性质,分析了玻璃的结构和发光性能。结果表明:从含Mg到含Ba玻璃,摩尔体积逐渐上升,玻璃化转变温度(T_g)依次下降。在381 nm波长激发下,所有玻璃在469 nm处均存在Eu~(2+)的5d→4f跃迁发射,在615 nm处存在Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2跃迁发射,表明玻璃在空气中实现了Eu~(3+)→Eu~(2+)的部分还原,其中在含Sr玻璃中,Eu~(3+)还原程度相对最大,Eu~(2+)发光最强。所有玻璃均为非晶态,结构中存在的[BO_4]、[Al O_4]、[Si O_4]四面体网络结构,有利于屏蔽Eu~(2+)不被氧化。从含Mg到含Ba玻璃,四面体网络Q~4结构单元中桥氧键断裂程度上升,形成更多的Q~3、Q~2结构单元,使玻璃结构对称性、致密性下降。在近紫外光激发下,玻璃发光色坐标均位于白光区域内,表明该系列铕离子掺杂铝硼硅玻璃在白光LED上存在潜在应用。     

Tb3+/Gd3+/Ce3+/Sb3+和Eu3+/Bi3+/Sb3+共掺玻璃的发光性能研究

为了得到显色改善的绿色和红色发光玻璃,本文采用高温熔融技术制备了Tb~(3+)/Gd~(3+)/Ce~(3+)/Sb~(3+)和Eu~(3+)/Bi~(3+)/Sb~(3+)共掺杂的硼硅酸盐透明玻璃。通过对共掺样品紫外可见吸收光谱的分析和长波紫外激发下的激发光谱及荧光光谱的分析,研究了Tb~(3+)/Gd~(3+)/Ce~(3+)/Sb~(3+)和Eu~(3+)/Bi~(3+)/Sb~(3+)共掺杂离子在玻璃基质中的发光性能,结果表明,在高能紫外光激发下,Tb~(3+)/Gd~(3+)/Ce~(3+)/Sb~(3+)共掺杂样品发射典型纯正绿光荧光的能力较强,Eu~(3+)/Bi~(3+)/Sb~(3+)共掺杂样品发射红光荧光的能力较强。     

稀土离子(Ce3+,Tb3+, Pr3+)掺杂重金属锗酸盐玻璃的光谱透过及抗辐射性能

从新型抗辐射闪烁体材料的应用背景出发，对某些稀土离子掺杂重金属锗酸盐玻璃进行了紫外与可见光谱区的透过性能及抗辐射性能的表征，重点讨论玻璃基质组成与短波截止波长之间的关系以及一些元素对玻璃抗辐射性能的影响。玻璃基质组成涉及GeO2，Gd2O3，BaO，SnO，La2O3，掺杂的稀土元素包括Ce^3 ，Tb^3 ，Pr^3 。实验结果表明：这些重金属锗酸盐玻璃的紫外截止波长适中(350min)，适于用作掺杂稀土离子的基质材料。Sn^2 和Ce^3 使玻璃的紫外截止波长明显红移，其原因与特殊的紫外吸收机理有关。在所加入的元素中，Sn^2 和稀土离子Ce^3 ，Tb^3 ，Pr^3 均对玻璃的抗辐射性能有增强作用，其中以Ce^3 抗辐射效应最为明显，这主要归因于这些离子的变价特性。     

稀土离子掺杂碲酸盐发光薄膜的制备及其荧光增强

利用直流电场辅助固态膜离子交换技术,将金属银引入硅酸盐玻璃基片中,制备了表层含银纳米颗粒的改性硅酸盐玻璃基片。以1,2-丙二醇碲和硝酸锌、硝酸铒、硝酸镱为原料,通过非水解溶胶-凝胶法制备稀土离子掺杂的碲酸盐发光薄膜材料。利用X射线衍射、透射电镜、差热分析、场发射扫描电镜、原子力显微镜、荧光光谱仪、立体显微镜等测试手段,研究了玻璃基片中的银纳米颗粒及其形貌、薄膜的物相、形貌、发光性能及改性基片的荧光增强效应。结果表明:改性硅酸盐玻璃基片表层含有粒径为10～20nm的银纳米颗粒;制备的Er~(3+)-Yb~(3+)掺杂的碲酸盐发光薄膜为无定形态,薄膜的微观形貌良好,厚度约200nm;在改性玻璃基片上制备的薄膜在980nm激光泵浦下,可在410,527,547,660nm和1540nm附近发射荧光,其发光强度显著提高,最大可提高180倍。     

Dy、Tm或Gd单掺杂ZnB_2O_4磷光体的热释光性能研究

通过高温固相法合成了Dy~(3+)、Tm~(3+)、Gd~(3+)单掺杂的ZnB_2O_4磷光体,研究了它们的热释光行为。结果表明,Dy~(3+)或Tm~(3+)单掺杂的ZnB_2O_4磷光体的主热释光峰分别位于224℃和200℃,热释光发射较强,为Dy~(3+)和Tm~(3+)的特征跃迁发射,Gd~(3+)掺杂的ZnB_2O_4磷光体热释光峰位于200℃,发光强度较弱,基本为基质发射。采用峰形法计算了ZnB_2O_4∶0. 04Dy~(3+)磷光体热释发光的动力学参数,其陷井深度E为1. 21 e V,频率因子s为6. 83×1011s-1,遵循二级动力学。     

Sr_(2-x)Ca_xSiO_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)(0≤x<2)绿色长余辉发光材料的制备及发光性能

以分析纯SrCO_3、CaCO_3、SiO_2、Eu_2O_3、Dy_2O_3为原料,采用低温预烧-还原气氛高温固相反应法制备了Eu~(2+)、Dy~(3+)共掺杂Sr_(2-x)Ca_xSiO_4∶Eu~(2+),Dy~(3+)(0≤x2)陶瓷粉体,系统研究了Sr/Ca原子比、Eu、Dy掺量对所得粉体结晶特性、光致发光、热致发光、余辉性能的影响。结果表明,共掺杂粉体主晶相为斜方晶系α-Sr_2SiO_4,且随着Ca~(2+)浓度的增加,晶体结构发生畸变,衍射峰向高角度偏移。Dy~(3+)掺杂能够显著提高光致发光性能,最佳掺杂浓度为0.04mol%。从热释光与余辉分析表明,Ca~(2+)掺杂可引入新的陷阱能级,增强余辉发光,当Ca~(2+)掺杂浓度低于0.8%时,以Eu~(2+)取代Sr~(2+)的陷阱能级对余辉发光起主导作用;当Ca~(2+)掺杂浓度高于0.8%时,Eu~(2+)取代Ca~(2+)离子陷阱能级在余辉发光中起主导作用。     

Sn~(4+)掺杂对荧光粉LaGaO_3∶Tm~(3+)发光性能的影响

通过高温固相反应制备Sn~(4+)掺杂LaGaO_3∶Tm~(3+)荧光粉,分别采用XRD和光致发光光谱对其物相和发光性能进行表征。结果表明:Sn~(4+)和Tm~(3+)均作为掺杂离子进入到LaGaO_3的晶格中。样品的激发光谱均有263 nm、291 nm和360 nm锐利激发峰组成,其主峰为360 nm。在360 nm激发下,样品均在450~470 nm间出现Tm~(3+)的特征跃迁~1D_2→~3F_4。相对于LaGaO_3∶Tm~(3+),样品LaGaO_3∶Tm~(3+),Sn~(4+)的发光效率、辐射效率和主发射峰强度分别提高115%、127%和150%,其最佳掺杂量为1%。样品LaGaO_3∶Tm~(3+),Sn~(4+)可作为蓝色荧光粉可应用于UV-LEDs器件中。     

白光LED用铕离子掺杂硼铋锌红光玻璃的制备与性能（英文）EI北大核心CSCD

用熔融冷却法制备铕离子掺杂硼铋锌透明红光玻璃(BBZE)。研究了折射率、密度、摩尔体积、氧离子堆积密度、铕离子体积浓度等物理性质,分析了玻璃的结构、光学性质和热稳定性。结果表明,4%(摩尔分数)Eu^(3+)掺杂时达到最佳值,在465 nm激发下,613 nm处发射强烈红光。玻璃结构中包括[BO_3]、[BiO_3]和少量的[BO_4]组分单元,[BO_3]组成的六圆环结构只存在于铕离子掺杂量高(6%)的玻璃样品中。玻璃呈非晶态,随着Eu^(3+)的升高,玻璃的结构变得更稳定。玻璃中析晶点与玻璃转化点的差值较大,表明其具有良好的热稳定性。这种具有低熔点的BBZE玻璃有望成为用YAG–PIG工艺制备白光LED玻璃的良好基质。