Gd2O3:Yb3+,Er3+纳米粉体的水热合成及上转换发光研究

采用Gd₂O₃,Yb₂O₃,Er₂O₃,HNO₃,CO(NH₂)₂和C ₁₂H₂₅SO₄Na为实验原料,通过水热法合成了纳米Gd₂O₃:Yb³⁺,Er ³⁺上转换发光粉体。通过X射线衍射(XRD )、差示扫描量热 -热重分析(DSC-TGA )、傅里叶变换红外光谱(FT-IR ) 、透射电子显微镜(TEM )和 上转换发射光谱(UCL )等对样品进行表征。研究结果表明:CO(NH₂)₂与Gd ³⁺ 离子的摩尔比m影响前驱体的组成,当m=4时,前驱体是由晶态的 Gd₂(CO₃)₃·xH₂O构成。该 前驱体在空气气氛下800℃煅烧2h可获得单相的Gd₂O₃纳米粉体 ,粉体呈近球状,平均粒 径约为30～40nm。上转换发光光谱表明,在980nm波长红外光激发下,Gd₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺的主发射峰 位于664nm波长处,呈红光发射,对应于Er³⁺的 ⁴F9/2→⁴I15/2跃迁。在波长为539 nm和562nm附近呈现绿光发射,分别对应于Er³⁺的²H11/2→⁴I15/2和⁴S3/2→⁴I15/2跃迁。Er³⁺的猝 灭浓度为1%。800℃煅烧合成的Gd₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺ 纳米粉体的上转换发光机制为双光子模型, 而1200℃煅烧合成的Gd₂O₃:Yb³⁺,E r³⁺纳米粉体的上转换发光机制则为三光子模型。     

提高KLa1－x(MoO4)2:Eu3+x荧光粉发光性能的研究

在氧化气氛下,采用固相反应法合成了一系列 KLa1－x(MoO₄)₂:Eu³⁺x红 色荧光粉。利 用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计考察了KLa1－x(MoO₄)₂:Eu³⁺x荧光粉的 物相、形貌和发光强度。结果表明,激活剂Eu³⁺和助熔剂H₃BO₃的添加没有改变K La(MoO₄)₂的物相结构。KLa1－x(MoO₄)₂:Eu 3+x荧光粉可以被近紫外(393 nm )和蓝光(463 nm)有效 激发,主发射峰值位于616 nm附近,发射红光,归属为Eu³⁺的 ⁵D₀→⁷F₂跃迁。393nm和463nm的激发波长与目前广泛使用的近紫外和蓝光LED芯片相匹配。添加质量分数为5%的H₃BO₃时 ,所制备的KLa1－x(MoO₄)₂:Eu³⁺x红色荧光粉的发光强度比未掺杂H₃BO₃时的发光强度提高了234%,色坐标 (0.639,0.339)比商用的Y₂O₃:Eu³⁺(0.625,0.338)更接近于美国电 视标准委员会标准(0.67),这表明这 种荧光粉具备成为商业化红色荧光粉的潜力。     

Eu3+掺杂Na2La2Ti3O10红色荧光粉的光谱性质

采用传统高温固相法制备了不同Eu³⁺浓 度掺杂的Na₂(La1－xEux) ₂Ti₃O10荧光粉,研究了Eu³⁺浓度 对样品结构及发光性质的影响。X射线衍射(XRD)结果表明Eu³⁺掺杂浓度不大于40%的 样品为四方相Na₂La₂Ti₃O10;当 Eu³⁺浓度达到60%时,出现了正交相NaEuTiO₄。对样品进行 激发、发射光谱的 测试发现,样品可被较 宽波段的紫外光有效激发,获得明亮的红橙色光发射,且Na₂La₂Ti₃O₁₀到Eu 3+存在有效的能量传递。利用 Van模型,证实了Eu³⁺间的交换相互作用是引发浓度猝灭的主要原因。利用Auzel模型 ,解释了Eu³⁺发光的自猝 灭行为。测试了样品在不同温度下的发射光谱和时间衰减曲线,确定样品发光产生 温度猝灭的主 要机理是Crossover过程。利用Arrhenius公式对实验数据进行拟合,确定激活能值约为0.26eV,说明Na₂(La1－xEux)₂Ti₃O₁₀荧光粉具有较好的发光热稳定性。     

新型近红外超长余辉材料Zn3Ga4GexO9+2x:1%Cr3+的制备与发光性能研究

采用高温固相反应法制备了Zn₃Ga3.99Ge xO9+2x:1%Cr³⁺(x=1,2,3,4,5)新型近红外长余辉荧光粉, 利用X射线衍射(XRD)和荧光(PL)光谱分别对其晶体结构、PL性质和余辉性能进行了分析。结 果表明,Zn₃Ga3.99Cr0.01GexO9+2x实际上是Cr³⁺和Ge⁴⁺共同取代了ZnGa₂O₄尖晶石 结构中的部分Ga³⁺而形成的固溶体; 样品可以被近紫外光和蓝绿光有效地激发,发射出640nm波长范围的红光和近红外光,峰值位于695nm波长 附近,属于Cr³⁺的特征发射,对应于²E→⁴A₂的跃迁;余辉持续时间均超过300h。进一步分析了烧结温度对Zn₃Ga 3.99GexO9+2x:1%Cr³⁺(x =1,2,3,4,5)材料的发光和余辉性能影响,得到Zn₃Ga3.99Cr0.01Ge₁O₁₁ 的最佳烧结温度是1200℃,且随温度的升高, 样品的发光和余辉性能均得到提高。     

Eu3+-Bi3+共掺杂Ca0.7Sr0.3MoO4荧光粉发光性能的研究

采用高温固相法制备了Ca0.7Sr0.18M oO₄:0.08 Eu³⁺、Ca0.7Sr0.27MoO₄:0.02Bi³⁺和Ca0.7Sr0.18－1.5xMoO₄:0.08Eu³⁺,xBi³⁺红色 荧光粉,考察Bi³⁺浓度对荧光粉发光性能的影响以及Bi³⁺与Eu³⁺间的能 量传递。通过X射线衍射(XRD)以及荧光的激发、发射光谱 对荧光粉样品进行表征。结果表明,制备的Ca0.7Sr0.15MoO₄:0.08Eu3+ ,0.02Bi³⁺红色荧光粉属于白钨矿结构。在 Ca0.7Sr0.15MoO₄:0.08Eu³⁺,0.02Bi³⁺红色荧光粉中,由于Bi ³⁺的掺杂将吸收的能量传递给激活离子Eu³⁺,其发光强度得到 增强。当Bi³⁺掺杂量x=0.02时,在312 nm激发下,主发 射峰 在616 nm处的相对发光强度最大,属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁, 但掺杂浓度过高时会出现浓度猝灭现象,发光强度减弱。     

白色荧光粉Gd2(MoO4)3:Dy3+,Tm3+的制备及发光性能

采用高温固相法合成了一系列Gd₂(MoO₄)₃:D y³⁺, Tm³⁺白色荧光粉。通过XRD衍射、荧光光谱分析对荧光粉的物相结构以及发光性能进 行了研究,且通过色坐标监测样品的发 光颜色。发射光谱显示荧光粉Gd2－x(MoO₄)₃:xDy 3+在387nm激发下,Dy³⁺的²F₉→⁶H15/2跃 迁的蓝光发射及²F₉→⁶H13/2跃迁的黄光发射最强,随着Dy³⁺浓度增加 ,色坐标由白光向黄 光转移。在Gd₂(MoO₄)₃:Dy³⁺,Tm³⁺的发射光谱中,在361nm激发下,可以同时看到Dy³⁺的 黄光发射和Tm³⁺的蓝光发射,即Dy³⁺的²F9/2→⁶H13/2黄光 跃迁和Tm³⁺的¹D₂→³F₄蓝光跃 迁,因此,通过调节Dy³⁺,Tm³⁺的浓度可以使样品发出白光。当Dy³⁺浓 度为12%,Tm³⁺ 浓度为7～14%时,样品皆在白光区。当Dy³⁺,Tm³⁺浓度均为12%时,样品的色 坐标为(0.338,0.329 )最接近标准白光(0.33)。同时,在 Dy³⁺与Tm³⁺共掺的体系中,可以看到Tm³⁺向Dy³⁺的能量传递。     

白光LED用Ba0.955Al2Si2-xGexO8∶Eu2+荧光粉的晶体结构和光谱特性研究

采用高温固相法在弱还原气氛下制备了Ba0.955Al₂Si2－xGexO₈∶E u²⁺(x=0.0～1.0)系列荧 光粉,研究了Ge⁴⁺置换Si⁴⁺对其晶体结构和光谱特性的影响。Ge⁴⁺以类 质同相替代Ba长石(BaAl₂Si₂O₈) 晶格中的Si⁴⁺形成连续固溶体,晶胞参数a、b、c、β和晶胞体积V随Ge⁴⁺置换量呈线性递 增。荧光激发谱为宽带,位于230～400nm处,可拟合成4个峰,最大 峰值位于332nm;随着 Ge⁴⁺置换量的增加,半高宽(FWHM)从93nm减小到80nm。发射光谱位于375～600nm,可由422nm 和456nm两峰拟合而成,最大峰值位于434nm;随着Ge⁴⁺置换量Si⁴⁺进入基质晶格,造成 Eu-O距离变小,发光中心Eu²⁺所处晶体场增强,5d轨道 能级分裂变大,最低发射能级下移,两拟合峰均线性红移。     

Zn2＋,Ba2＋,Mg2＋对CaMoO4:Eu红色荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法,制备了系列Eu³⁺激活的掺 杂Zn²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺离子的钼酸盐 红色荧光粉,并通过测试荧光粉的发射光谱、激发光谱和X射线衍射(XRD)谱等,对荧光粉 的物相结构 、发光性能进行了分析。 实验结果表明:荧光粉可以被近紫外(395nm)和蓝光(465nm) 有效激发,发射峰值位于616nm(Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁)波长的红光,395nm和465nm的激发 波长与 目前广泛使用的近紫外和蓝光LED芯片相匹配,适用于LED的制造;掺杂Zn²⁺、Mg 2+和Ba²⁺的 Ca0.88－xRxMoO₄:0.08Eu ³⁺红色荧光粉的发光强度均得到提高,且最佳掺杂浓度分别为15%和5%。在最佳浓度下,3种荧光粉的 发光强度大小为Ca0.73Zn0.15Mo O₄:0.08Eu³⁺ > Ca0.78Mg0.10MoO₄:0.08Eu³⁺> Ca0.83Ba 0.05MoO₄:0.08Eu³⁺。色坐标分析结果表明 :所制备的 荧光粉的色坐标达到了国家标准,比商用的Y₂O₃:Eu³⁺红色荧光材料更接近于标 准红色色坐标。     

微波诱导燃烧法制备LaBQ3∶Eu,Gd粉体及其表征

以水合硝酸镧(La(NO₃)₃·nH₂O)为氧化 剂,甘氨酸(C₂H₅NO₂)为还原剂,无水碳酸钠(NaCO₃) 为助熔剂,掺杂氧化铕(Eu₂O₃)和氧化钆(Gd₂O₃)粉体,通过微波诱导燃烧法合 成LaBO₃:Eu,Gd荧光材料。 研究了Eu、Gd的掺杂量、微波功率、焙烧温度和时间等工艺参数对合成LaBO₃:Eu,Gd的影 响。通过X射 线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV -Vis DRS)和荧 光光谱(PL)等分析手段对所制粉体进行表征。结果表明:当Eu的掺杂量为2%,Gd掺杂量为 3%,微波 功率350 W,焙烧温度500 ℃,焙烧时间3h时 ,制得的LaBO₃:Eu,Gd粉体效果最佳。     

Eu2+掺杂Sr5(PO4)2SiO4磷灰石荧光粉的发光性能研究

采用高温固相法制备了Sr5－x (PO₄)₂SiO₄:xEu²⁺(x =0.010,0.015,0.020,0.025,0.050, 0.100)荧光粉,研究掺杂 浓度和测试温度对荧光粉发光性能的影响。随着Eu²⁺掺杂浓度的增加,发射强度呈现 先增大后减小的变化 趋势,并在x=0.015时达到最大值。Eu 2+掺杂浓度较低时(x≤0.025),Eu²⁺取代不同格位的 Sr²⁺,使得发射 光谱具有双发射峰;当x＞0.025时,由于 存在Eu 1到Eu 2的能量传递使发射光谱中Eu 1的峰位消失,只存 在Eu 2的峰位。发射光谱随Eu²⁺浓度增大出现了红移现象,这是由于半径较小的Eu 2+(0.109nm)取代较 大的Sr²⁺(0.113nm)使得晶胞收缩,晶场强度增大,从而导 致Eu²⁺的5d能级劈裂程度增大,电子跃迁释 放能量降低。此外,测试温度增加时,发射光谱出现与Varshini方程不相符的蓝移现象,这 是晶格结构稳定性和声子辅助隧穿效应共同作用使较小波长的Eu 1的发射居于主导地位的结 果。     

CH3NH3PbI3/p-Si异质结的光电特性研究

利用一步溶液法在p型Si衬底上生长有机/无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜,构成CH3NH3PbI3/p-Si异质结。利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)对薄膜形貌和结构进行表征,通过无光照和有光照条件下的电流-电压(I-V)、电容-电压(C-V)测试对异质结的光电特性进行研究。I-V测试结果显示CH3NH3PbI3/p-Si异质结具有整流特性,正反偏压为±5V时,整流比大于70,并在此异质结上观察到了光电转换现象,开路电压为10mV,短路电流为0.16uA。C-V测试结果显示Ag/CH3NH3PbI3/p-Si异质结具有与MIS(金属-绝缘层-半导体)结构相似的C-V特性曲线,与理想MIS的C-V特性曲线相比,异质结的C-V曲线整体沿电压轴向正电压方向平移。C-V特性曲线的这种平移表明Ag/CH3NH3PbI3/p-Si异质结界面存在界面缺陷,CH3NH3PbI3层也可能存在固定电荷。这种界面缺陷是导致CH3NH3PbI3/p-Si异质结开路电压的大幅度降低的重要原因。此外,CH3NH3PbI3薄膜的C-V测试结果显示其具有介电非线性特性,其介电常数约为4.64。     

Sm^3＋掺杂的镉铝硅酸盐玻璃的光谱特性

用高温固相反应法合成了掺钐的镉铝硅酸盐玻璃,室温下测量了样品的透射光谱、发射光谱、激发光谱和近红外发射光谱。研究了玻璃中钐离子的光谱性质,在488nmAr离子激光激发下,该玻璃在1202．5nm、193．5nm及957．5nm有强近红外发射。     

POCl_3-Z Cl_4-Nd(CF_3COO)_3和POCl_3-SnCl_4-Nd~(3 )激光液体的光谱参数

用光谱法求得POCl_3-ZrCl_4-Nd(CF_3COO)_3和POCl-SnCl_4-Nd~(3 )两种激光液体的Judd-Ofelt强度参数愿Ω_2、Ω_4、Ω_6分别为1.71、4.09、6.37和1.90、5.14、6.86(×10~(-20)厘米~2),从而计算了Nd~(3 )离子的~4F_(3/2)→~4I_J的辐射跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命、辐射量子效率和~4F_3/2→~4I_(11/2)的诱导发射截面σ_p(分别为5.15×10~(-20)和5.69×10~(-20)厘米~2)。计算值与实验值符合较好。     

低损耗、高Qm值Pb（Nb2／3Mn1／3）O3—Pb（Sb2／3Mn1／3）O3—PZT材料

研究了组分变化及掺杂对四元系Pb(Nb2/3Mn1/3)O3-Pb(Sb2/3Mn1/3）O3－PZT压电材料性能的影响,发现Zr/Ti比值在准同型相界附近该材料有最大的压电常数d33,而机械品质因数Qm值较小;Zr/Ti比偏离该相界时则机械品质因数Qm升高,相应的压电常数d33减小。通过改变Pb(Nb2/3Mn1/3)O3、Pb(Sb2/3Mn1/3)O3两组分的含量及掺入Sr、Ce等杂质,获得的材料介电损耗为0.14%,机械品质因数为2341,压电常数为216pC/N。     

Cr3+→Nd3+ energy transfer and Nd3+ laser action studies of La3Ga5SiO14:Cr3+,Nd3+ co-doped crystal

Energy transfer between Cr³⁺ and Nd³⁺ ions has been investigated in the 4.2-300-K temperature range by using steady-state and site-selective time-resolved laser spectroscopy. Radiative and nonradiative energy transfer has been studied from the time-resolved emission spectra and the donor fluorescence decays. The transfer efficiency was calculated as a function of temperature by using the Cr³⁺ lifetimes of the single doped and co-doped samples. Laser experiments were carried out in a diffusive cavity by pumping a co-doped rod 54 mm long and 5 mm in diameter with xenon flashlamps. The laser spectral emission shows a complex structure which varies as a function of pump energy. The temporal evolution of the laser spectrum is discussed in terms of a simple four-level spectral rate-equation laser model which takes into account the existence of two main broad Nd³⁺ site distributions with a large spectral overlap     

Ho3+/Yb3+共掺的SiO2-Al2O3-BaO-BaF2微晶玻璃上转换发光研究

制备了Ho3+/Yb3+共掺的氧氟硅酸盐玻璃, 根据玻璃样品的差热分析进行微晶化处理, 测试了Ho3+/Yb3+共掺微晶玻璃的X射线衍射(XRD)图谱、吸收光谱和上转换发光光谱。结果发现, 在980 nm LD激发下, Ho3+/Yb3+共掺的含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃可以同时观察到绿光(544 nm)和红光(656, 748 nm)上转换发光, 分别对应于Ho3+ 离子的5F4/5S2→5I8, 5F5→5I8和5F4/5S2→5I7能级跃迁, 与未热处理的玻璃样品相比, 微晶玻璃样品的绿光发光强度增强约347倍。研究结果表明含BaF2纳米晶的氧氟硅酸盐微晶玻璃是一种潜在的上转换基质材料。     

Er3+-Yb3+ and Er3+ doped fiberlasers

Single-mode fiber lasers operating at ~1.57 μm are described. Output powers of >2 mW are reported for laser diode pumped operation. Direct comparison is made between fiber lasers using sensitized erbium (Er³⁺ and Yb³⁺) and erbium on its own. The performance of Er³⁺-Yb³⁺ fiber lasers is analyzed in more detail as a function of fiber length. Both CW and Q-switched operations are studied and the results obtained demonstrate that practical sources at 1.5 μm are available from diode pumped Er³⁺ -Yb³⁺ systems     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体的类共沉淀制备及性能

在含有Li+、Co2+、Ni2+、Mn2+离子的混合溶液中加入（NH4）2CO3作沉淀剂,通过一步共沉淀反应得到含有四种金属离子的混合沉淀前驱体。前驱体经烘干,研磨后在不同温度（700～1 000 ℃）及不同时间（6～24 h）条件下进行烧结,即得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体。分别通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及循环伏安（CV）、交流阻抗对制备粉体的微结构进行表征和对样品的电化学性能进行测试。结果表明:获得的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体为-NaFeO2层状结构,颗粒分布均匀,放电比电容高,阻抗小。其中在900 ℃下烧结12 h所得的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体电化学性能最优。当电压窗口在（0～1.4）Vvs.SCE、扫描速度为5 mVs-1、电解液为1 molL-1 Li2SO4溶液时,其比容量可达399.46 Fg-1;并且其阻抗也最小。     

Laser action from Ho3+, Er3+, and Tm3+in YAlO3

Laser action has been observed for the following rare-earth ions in YAlO3:Ho³⁺(sensitized with Er³⁺and Tm³⁺), Er³⁺, and Tm³⁺(sensitized with Er³⁺) at wavelengths of 2.123, 0.851, and 1.861 μm, respectively. Measurements of spectroscopic properties, fluorescence kinetics, and laser performance of these ions in YAlO3are reported.     

Beam-Mode Piezoelectric Properties of Ternary Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 Single Crystals for Medical Linear Array Applications

In this work, the dielectric and beam-mode piezoelectric properties of ternary 0.35Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-0.35Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.30PbTiO₃ (PIMNT35/35/30) piezoelectric single crystals were investigated. The Curie temperature (T _C) and rhombohedral-to-tetragonal phase-transition temperature (T _rt) are 187°C and 127°C, about 30°C higher than those of PMNT crystals. The beam-mode coupling coefficient k ₃₃ ^w was found to be 90.3%. Furthermore, 3.5-MHz linear arrays based on PIMNT35/35/30 crystals and Pb(Zr_1−x Ti _x )O₃ ceramic (PZT-5H) were simulated using PiezoCAD software. The results indicate that the sensitivity and −6 dB bandwidth of a PIMNT35/35/30 transducer would be approximately 4 dB and 20% higher, respectively, compared with a traditional PZT transducer.