Yb3+,Tb3+共掺杂Sr2B2O5荧光粉的制备及其下转换发光性能的研究

采用高温固相法合成了Tb³⁺, Yb³⁺共掺杂的Sr₂B₂O₅荧光粉。通过X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)对样品的物相结构和发光性质进行了表征。XRD结果表明, 合成样品为单斜结构的Sr₂B₂O₅相。分别使用543 nm和980 nm的监测波长, 得到的激发光谱均在354 nm、374 nm处有较强的激发峰, 其中374 nm处最强, 说明Sr₂B₂O₅荧光材料在近紫外光区对太阳光有很强的吸收; 在374 nm( Tb³⁺:⁷F₆→⁵D₃) 紫外光激发下, 观察到Tb³⁺: ⁵D₄→⁷F_J ( J = 6, 5, 4, 3) 可见光区发射光, 并检测到Yb³⁺: ²F_5/2→²F_7/2的近红外发射光。通过研究激发光谱和发射光谱与Yb³⁺掺杂浓度的关系, 发现在单斜晶体Sr₂B₂O₅中, Yb³⁺具有很高的猝灭浓度。     

(Lu0.5In0.5)2O3:Tm3+,Yb3+超细粉末的合成和上转换发光

先用液相沉淀技术合成Lu/In/Tm/Yb四元体系水合碱式碳酸盐类沉淀前驱体,然后将其在1100℃煅烧制备出一系列类球状平均粒度约为110 nm的[(Lu_0.5In_0.5)_0.999-xTm_0.001Yb_x]₂O₃ (x=0~0.05)氧化物固溶体。在980 nm泵浦激光激励下这种氧化物粉体在可见光区发射出强烈的蓝青光(450~510 nm,源于Tm³⁺离子4f¹²电子组态内¹D₂→³H₆,³F₄电子跃迁)和较弱的红光(650~670 nm,源于Tm³⁺离子的¹G₄→³F₄电子跃迁),二者的上转换过程均为双光子吸收。随着Yb³⁺离子浓度的提高1931CIE色坐标上的发射光颜色逐渐由绿光(0.31, 0.54)移向蓝光(0.01, 0.19)。Yb³⁺离子共掺提高了Tm³⁺离子的上转换发光强度,其最佳含量为2.5%。发射474 nm蓝光和654 nm红光的粉体,其荧光寿命分别约为0.84和0.97 ms。     

Bi/Tm共掺TiO2-BaO-SiO2-Ga2O3玻璃光谱特性与能量转换机理研究

用高温熔融法制备了Bi、Tm、Bi/Tm掺杂TiO₂-BaO-SiO₂-Ga₂O₃玻璃系统。在808 nm激光激发下, 与Tm单掺杂玻璃相比, Bi/Tm共掺玻璃中Tm³⁺的³H₄→³F₄跃迁荧光(~1485 nm)得到了显著的增强, 而Tm³⁺的³F₄→³H₆跃迁荧光(~1810 nm)减弱。在980 nm激光激发下, Tm单掺玻璃中没有观察到Tm离子的特征发光, 而在Bi/Tm共掺玻璃中观察到Tm³⁺的³F₄→³H₆跃迁荧光(~1810 nm)。这是由于在808和980 nm激光二极管(LD)各自激发下, Bi/Tm共掺玻璃中活性Bi离子的近红外发光能量传递给Tm³⁺, 分别产生³F₄→³H₄与³H₆→³H₅跃迁所致。采用Inokuti-Hirayama模型, 分析了该玻璃体系中Bi→Tm的能量传递机理。结果表明, Bi→Tm的能量传递属于电偶极–偶极相互作用。     

NaGd(WO4)2:Yb3+/Tm3+反蛋白石光子晶体的制备与上转换发光调制研究

三维光子晶体具有长程有序的结构特点, 在可见和近红外光谱范围内有着广泛的应用。光子晶体的一个重要性质是其对嵌入其中的发光中心自发辐射具有调制作用。本研究利用自组装和模板辅助法制备高质量的三维NaGd(WO₄)₂:Yb³⁺/Tm³⁺反蛋白石光子晶体, 探究了光子带隙对Tm³⁺离子上转换荧光发射与发光动力学的调制作用。通过对比分析发现, 由于反蛋白石光子晶体独特的周期性大孔结构和光子带隙效应, 处于光子带隙内的Tm³⁺离子¹G₄-³H₆的发光强度被抑制约45%, 自发辐射速率(SDR)被抑制约30%, 同时上转换局域热效应得到有效的调制。本实验结果对探索新型高效稀土掺杂上转换发光材料和提高上转换发光效率有指导意义。     

紫外光激发Ce3+掺YVO4蓝光发射性能研究

利用提拉法生长了YVO₄和掺2.0at% CeO₂(或Ce₂(CO₃)₃)的YVO₄: Ce³⁺晶体。样品的XRD测试表明Ce³⁺代替Y³⁺进入晶格, Ce³⁺的加入并没有影响YVO₄的晶格结构。XPS测试显示YVO₄: Ce³⁺晶体中Ce离子3d分裂为882.0、885.8、902.9、908.0和915.9 eV等5个峰, 峰位表明样品中铈离子是以Ce³⁺和Ce⁴⁺两种价态形式存在。YVO₄和YVO₄: Ce³⁺激发谱都呈现出260~360 nm宽带激发, 此激发带源于基质中VO₄^3-离子团的配体O到V的电荷迁移吸收。使用325 nm的紫外线激发时, 两种样品均可发出以440 nm 为中心的宽带蓝光,其中YVO₄发射峰应归属于VO₄^3-离子团中³T₂→¹A₁和³T₁→¹A₁跃迁; 而YVO₄: Ce³⁺的蓝光发射则来源于Ce³⁺的5d→4f 的跃迁。分析可知YVO₄: Ce³⁺中VO₄^3-的π轨道和Ce³⁺的电子波函数能有效地重叠, 使得VO₄^3-和Ce³⁺可通过交换作用有效地向Ce³⁺传递能量, 可大幅提高Ce³⁺的蓝光发射强度。实验结果显示YVO₄: Ce³⁺可作为UV-LED管芯激发的白光发光二极管用高亮度蓝色发光材料。     

Gd2ZnTiO6∶Sm3+荧光粉的制备及发光性能研究

通过溶胶-凝胶法制备出一系列Gd_2-2xZnTiO₆∶xSm³⁺(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.09,0.11)橙红色荧光粉,并对样品的晶体结构、微观形貌及荧光性能进行了测试和研究。结果表明：所制Gd₂ZnTiO₆∶Sm³⁺(GZT∶Sm³⁺)荧光粉均为双钙钛矿结构,属于单斜晶系(空间群：P2₁/n),由几十微米大小无规则形状的颗粒堆积而成。在407nm近紫外光激发下,GZT∶Sm³⁺的发射光谱展示出两个较弱的发射峰(⁴G_5/2→⁶H_5/2,566nm;⁴G_5/2→⁶H_9/2,650nm)和一个较强的发射峰(⁴G_5/2→⁶H     

棒状结构NaGdF4:Yb3+,Er3+上转换发光性能的研究

以乙二胺四乙酸二钠(EDTD-2Na)为螯合剂,采用水热法合成了棒状结构的NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米粉末。分别借助X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪(PL)和扫描显微镜(SEM)对其晶体结构、发光强度和表面形貌进行分析和表征。探究了稀土前驱体、水热温度和水热时间的实验条件对NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺纳米粉末上转换发光强度的影响;研究了氟源和钠源对NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺晶体形貌和上转换发光强度的改善;同时,采用煅烧处理的方法,进一步探究样品的形貌和发光强度收到的影响。实验结果表明NH₄F与NaOH作为氟源和钠源及200℃煅烧1 h得到的棒状结构NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺的发光强度最好,色坐标(CIE)绿色发光强度从84%提升到94.88%。     

镨掺杂钛酸钙/云母钛荧光效果珠光颜料的制备及其性能研究

采用液相沉积法在云母基材表面双层包覆二氧化钛和镨掺杂氢氧化钙, 经高温煅烧在两层之间生成镨掺杂钛酸钙(CaTiO₃:Pr³⁺)荧光层。通过荧光分光光度计、全自动色差计、X射线粉末衍射仪和冷场扫描电子显微镜测试样品的性能。结果表明, 当氧化钙理论包覆率为5.3%、镨浓度相对硝酸钙为0.2mol%、煅烧温度为900℃时, 样品表面均匀、致密, 具有较好的珠光性能和荧光强度, 样品的激发光谱由264、304和380 nm三个激发峰组成, 最大发射波长主峰位于613 nm, 呈红光发射, 对应于Pr³⁺的¹D₂→³H₄跃迁。     

Al3+/Yb3+/P5+掺杂对石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光的影响

采用溶胶-凝胶法结合高温真空烧结工艺制备了不同浓度的Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃。研究了P⁵⁺和Al³⁺的引入对Yb³⁺掺杂石英玻璃紫外透过和紫外激发荧光光谱, 以及Yb4d电子结合能的影响, 并初步探索了其机理。研究结果表明, Al³⁺/Yb³⁺/P⁵⁺掺杂石英玻璃在190~300 nm波段的吸收主要来源于O^2-→Yb³⁺的电荷迁移吸收, 其谱带位置和Yb4d电子结合能随Yb³⁺的第二配位元素(Al、Si、P)电负性增大向高能方向移动。真空烧结条件下, 引入Al³⁺会引发石英玻璃中Yb³⁺还原为Yb²⁺, 其典型的吸收峰位于330 nm处; 然而, 在Al³⁺/Yb³⁺共掺的基础上再引入P⁵⁺, 且P⁵⁺/Al³⁺摩尔比大于1时, 可以有效抑制Yb²⁺的形成。紫外光激发引起的近红外发光(976 nm)是电子从电荷迁移态弛豫到Yb³⁺激发态向基态跃迁的结果, 可见发光(525 nm)归因于Yb²⁺的5d→4f跃迁。本文研究结果对通过优化工艺和调整组分制备出高性能的Yb³⁺掺杂光纤具有一定的指导意义。     

新型双钙钛矿Ca2GdSbO6:Sm3+橙红色荧光粉的制备及其发光性能

用高温固相法合成一种新型系列橙红色荧光粉Ca₂Gd_1-xSbO₆:x Sm³⁺(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06),使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)光谱、高温荧光光谱和荧光衰减寿命等手段表征其物相结构、晶体结构、化学纯度和光学性质,研究了材料的发光性能。结果表明,这种荧光粉基于Sm³⁺在597 nm处的⁴G_5/2→⁶H_7/2跃迁,引入Sm³⁺作为发光中心在407 nm激发下可发出波长为597 nm的橙红光。随着Sm³⁺离子浓度的提高Ca₂GdSbO₆:Sm³⁺荧光粉的发光强度先提高后降低。根据Dexter理论,其浓度猝灭是电偶极-电偶极相互作用主导的,Sm³⁺离子的最佳掺杂浓度为x=0.03。...     

Blue, green and 0.8 μm Tm, Ho doped upconversion laser glasses, sensitized by Yb

To obtain efficient upconversion laser glass, the optical properties of Tm³⁺ and Ho³⁺ were investigated in various glasses. Fluoride glass was selected as base glass for upconversion. The efficient upconversion fluorescences corresponding to the ¹G₄→³H₆ and ³H₄→³H₆ transitions of Tm³⁺ and the ⁵S₂→⁵I₈ transition of Ho³⁺ were observed in Yb³⁺-Tm³⁺ and Yb³⁺-Ho³⁺ doped aluminozircofluoride glasses excited at 980 nm. The very stronge blue and green emission light can be observed visually. The upconversion processes observed were two-photon processes for ³F₄→³H₆, ⁵S₂→⁵I₈ transitions and three-photon processes for the ¹G₄→³H₆ transition and can be described by a rate equation model. The energy transfer and energy back-transfer were analyzed in Yb³⁺-Tm³⁺ and Yb³⁺-Ho³⁺ systems. The relationship between emission intensity, pumping intensity and dopant concentrations is described using a rate equation model and shows good agreement with experiments. The dynamics of excited state ( ) is also analyzed with the diffusion-limited model based on Yokota-Tanimoto theory.     

Spectroscopy and upconversion processes in YAlO3:Ho crystals

Emission from the high lying excited states, energy transfer, and upconversion processes are investigated in YAlO₃:Ho³⁺. Selectively excited emission spectra in the range from 300 to 800 nm starting from the ³D₃, ³G₅, ⁵F₃, ⁵S₂ and ⁵F₅ multiplets were measured at 15 K. This, together with the detailed absorption and excitation measurements at 15 K allowed determination of the Stark energy levels of Ho³⁺ ions in YAlO₃ up to UV energies. The ⁵S₂ fluorescence decays were recorded as a function of temperature and Ho³⁺ concentration in order to investigate the process of quenching of fluorescence due to cross relaxation among two ions. Conversion of red and infrared laser radiation to green ⁵S₂ and blue ⁵F₃ emission is reported. Under pulsed resonant excitation of the ⁵F₅ or ⁵I₅ levels the upconversion was found to be due to energy transfer process between two excited ions. The photon avalanche effect was observed under cw excitation around 585 nm.     

Eu3+掺杂Y2O3单分散红色荧光球形颗粒的尺寸可控合成与荧光性能

结合籽晶法和添加矿化剂硝酸铵, 通过均相沉淀合成和后续煅烧实现了(Y, Eu)₂O₃单分散球形颗粒(直径范围110~550 nm)的可控合成。通过XRD、FE-SEM、TEM和PLE/PL分析等手段对产物进行了系统表征。发现采用籽晶法和添加矿化剂硝酸铵可以促进球形颗粒长大。碱式碳酸盐前驱体经600℃煅烧分解为立方晶(Y, Eu)₂O₃, 且经1000℃煅烧后(Y, Eu)₂O₃依然继承球形形貌特征。所得多晶(Y, Eu)₂O₃球形荧光颗粒在242 nm激发下于615 nm处呈现最强红色荧光发射(Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁)。荧光粉的荧光性能呈现明显的尺寸依存性。增大球形颗粒尺寸减小了荧光寿命(1.15~1.57 ms)和荧光不对称因子[I(⁵D₀→⁷F₂)/I(⁵D₀→⁷F₁)], 但增强了荧光发射强度。     

Frequency upconversion of Tm and Yb codoped YLiF4 synthesized by hydrothermal method

In this paper, YLiF₄ codoped with Tm³⁺ and Yb³⁺ ions was synthesized by hydrothermal method. Yb³⁺ concentration is fixed at 1.5%, and Tm³⁺ concentration is changed from 0.1 to 0.4%. Intense upconversion luminescence is observed when the samples are excited by 980 nm. The dependence of upconversion luminescence on Tm³⁺ concentrations is presented. The results show that upconversion luminescence increases with the Tm⁺ concentration and gets its peak at 0.3 mol%. Under the excitation of 980 nm, the blue emission of 479 nm and the red emission of 647 nm are both duo to two photons process, and the UV emission of 361 nm is attributed to the three photons process. We also analyse the upconversion mechanism and process.