Ce3+-Tb3+共掺杂黄磷炉渣微晶玻璃的发光与能量传递

以黄磷炉渣为原料,采用高温熔融法制备Ce³⁺-Tb³⁺共掺杂黄磷炉渣发光微晶玻璃,通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、稳态/瞬态荧光(FLS)、CIE色度等探究不同的Tb³⁺掺杂量对微晶玻璃析出晶相、发光性能和样品色度的影响。结果表明,Ce³⁺和Tb³⁺的引入,微晶玻璃主晶相为硅灰石,在310 nm波长激发下,随着Tb³⁺掺杂量增加,位于380 nm处Ce³⁺的特征发射峰减小,543 nm处Tb³⁺的特征发射峰增强,证实Ce³⁺和Tb³⁺之间存在能量传递,能量传递效率达到24.55%。此外,通过调整Tb³⁺掺杂量,微晶玻璃发光颜色可由蓝光调至绿光,从而实现发光颜色的可控化。     

Ni2+掺杂尖晶石相透明微晶玻璃制备及光学性能

实验制备了Ni²⁺掺杂的ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(ZMAS)体系的透明微晶玻璃, 研究了微晶玻璃的超宽带发光现象。热分析结果表明样品的玻璃化转变温度(T_g)和析晶峰温度(T_c)分别为754℃和948℃。采用X射线粉末衍射分析了两种热处理制度对玻璃的晶体形核、晶体生长及物相变化的影响, 结果表明: 采用阶梯温度热处理制度可以得到Ni²⁺掺杂的尖晶石相透明微晶玻璃。紫外-可见吸收光谱和荧光光谱测试表明制备的Ni²⁺掺杂ZMAS微晶玻璃中Ni²⁺以四配位和六配位共同存在于尖晶石相中, 红外荧光中心位于1324 nm的样品荧光半高宽达490 nm。样品的超宽带荧光主要是由于微晶玻璃中六配位Ni²⁺在ZnAl₂O₄和MgAl₂O₄形成的尖晶石相固溶体晶体场中的³T_2g(³F)→³A_2g(³F) 能级跃迁。实验结果表明, 制备的微晶玻璃在超宽带光纤放大器等光子器件中具有潜在的应用前景。     

无容器制备Er3+/Yb3+共掺La2O3-TiO2-ZrO2玻璃及其上转换发光研究

利用无容器技术制备了(La_0.94-xEr_0.06Yb_x)(Ti_0.95Zr_0.05)_2.25O₆(x=0~0.24, 间隔0.04)球状透明玻璃, 其稀土离子掺杂浓度最大值达到30%。通过DTA分析发现, 玻璃具有很好的热稳定性, x=0时玻璃化转变温度T_g和析晶起始温度T_o分别为818℃和906℃, ΔT(ΔT= T_o-T_g)为88℃, 玻璃形成能力较低。随着Yb³⁺浓度提高, T_g、T_o和ΔT逐渐下降, 说明Yb³⁺降低了玻璃的热稳定性和形成能力。利用紫外可见分光光度计测定了样品的吸收/透过光谱, 玻璃在975 nm具有很强的吸收峰, 表明Yb³⁺可以有效提高玻璃对入射光的吸收强度; 在可见光范围内除特征吸收外具有近70%的透过率, 说明玻璃具有良好的透可见光性能, 有望获得高强上转换发光输出。上转换荧光光谱研究表明: 在980 nm激光泵浦下, 获得了中心位于535、554和672 nm处的绿、红发光带, x=0.16的发光最强, 672 nm处的红光强度是x=0的近130倍。上转换发光强度与泵浦功率关系的分析表明: 535、554 nm处的绿光和672 nm处的红光发光均是双光子发光过程。     

Nd3+:Lu2O3放电等离子烧结及光学性能

Lu₂O₃是具有高热导率而成为极具潜力的高功率激光介质材料。实验以商用氧化物粉体为原料, LiF为烧结助剂, 采用放电等离子烧结法制备了不同Nd³⁺掺杂浓度(C_Nd=0, 1at%, 3at%和5at%) Lu₂O₃透明陶瓷, 并研究了Nd³⁺掺杂浓度对Lu₂O₃陶瓷的物相、烧结性能、微观结构及光学性能的影响。结果表明：在高Nd³⁺浓度(5at%)掺杂后烧结样品仍为纯Lu₂O₃相;Nd³⁺掺杂对Lu₂O₃陶瓷烧结性能及微观形貌的影响有限;所有样品最终均表现出高致密性(99.5%以上)和优异的透光性能, 其中3at% Nd³⁺:Lu₂O₃的透过率最高, 在1064和2000 nm处的透过率分别为82.7和83.2%。Nd³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷的最强发射峰位于1076和1080 nm;且随着Nd³⁺掺杂浓度的增加, 荧光强度降低, 寿命变短, 发生浓度淬灭。     

Ce-YAG微晶玻璃的制备及其发光性能

采用高温固相熔融法在弱还原气氛下制备了Ce3+离子掺杂的Y2O3-A12O3-SiO2(SAY)系基础玻璃,并在1250℃~1300℃热处理一定时间制备了晶相为YAG的黄色微晶玻璃。通过XRD、SEM研究了微晶玻璃的结构及相组成;激发和发射光谱分析了Ce3+离子在玻璃及微晶玻璃不同基质中的发光特性,以及Al2O3/Y2O3摩尔比对微晶玻璃样品发光性能的影响。结果表明:基础玻璃经热处理能得到Ce-YAG微晶玻璃,晶粒大小在80~120nm范围内,晶粒发育良好。该微晶玻璃样品能被450nm有效激发,并在530nm处有宽带发射峰,归属于Ce3+的5d-4f(2F2/7)。该微晶玻璃在LED照明领域中有很大的应用开发价值。Al2O3和Y2O3的摩尔含量变化对微晶玻璃发光性能有较大影响,在Al2O3/Y2O3的摩尔比为1.5时,样品的发光性能最佳。     

Yb3+-Tm3+共掺BiOBr纳米晶的近红外上转换发光特性研究

采用水热法合成了Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶, 研究了其上转换发光性能。在980 nm光激发下, 样品中Tm³⁺离子实现了³H₄→³H₆、¹G₄→³F₄和¹G₄→³H₆跃迁, 进而发出强烈的近红外光(801 nm)和较弱的红光(655 nm)与蓝光(485 nm)。探讨了样品的上转换发光机理, 上转换发光强度与激发功率的关系表明在980 nm激发下Tm³⁺的蓝光和红光发射为三光子过程, 而近红外发光为双光子过程。随着Yb³⁺浓度增加, 近红外发光显著增强, 近红外光与蓝光(I_{801 nm}/I_{485 nm})的发光强度比高达71.4。研究结果表明, Yb³⁺-Tm³⁺共掺BiOBr纳米晶在生物荧光标记领域具有潜在的应用前景。     

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%。     

Eu3+掺杂的ZnO微晶玻璃的制备及其发光性能

通过熔融热处理方法得到了Eu3+掺杂氧化锌微晶玻璃。利用XRD、透射电子显微镜研究了热处理后微晶玻璃的微结构。利用发射光谱研究了其发光性能。结果表明,样品在750℃热处理2h后,在玻璃网络中形成了尺寸约10nm的ZnO纳米晶。结构研究显示结晶后Eu3+进入了ZnO晶格之中。发射光谱显示其发光性能随着ZnO含量的增加以及热处理时间的增加而显著增强。     

Eu^3＋掺杂的ZnO微晶玻璃的制备及其发光性能北大核心CSCD

通过熔融热处理方法得到了Eu3+掺杂氧化锌微晶玻璃。利用XRD、透射电子显微镜研究了热处理后微晶玻璃的微结构。利用发射光谱研究了其发光性能。结果表明,样品在750℃热处理2h后,在玻璃网络中形成了尺寸约10nm的ZnO纳米晶。结构研究显示结晶后Eu3+进入了ZnO晶格之中。发射光谱显示其发光性能随着ZnO含量的增加以及热处理时间的增加而显著增强。     

Er3+/Yb3+共掺杂Ca0.5Gd(WO4)2荧光粉的发光性能和温度特性

上转换发光材料由于具备独特的热敏特性而被应用于非接触式光学温度传感技术,其中Ca_0.5Gd(WO₄)₂具有良好的热稳定性和光学特性,非常适合作为温度传感器的基质材料。本工作采用高温固相法成功制备了Er³⁺、Yb³⁺共掺杂Ca_0.5Gd(WO₄)₂荧光粉,研究了不同Yb³⁺掺杂浓度对样品物相结构、微观形貌和发光性能的影响。随着Yb³⁺掺杂浓度的增加,Ca_0.5Gd(WO₄)₂∶Er³⁺/Yb³⁺荧光粉的上转换和近红外发光强度先增加后减小,在Yb³⁺掺杂浓度为10%(摩尔分数,下同)时,发光强度均出现最大值。根据泵浦功率与发光强度的依赖关系可以得出,Er³⁺的上转换发光属于双光子吸收过程。此外,测量了样品Ca_0....     

面向太阳光全光谱应用铒掺杂硫卤玻璃上转换发光特性研究

使用熔融淬冷法制备了Er³⁺掺杂Ge-Ga-S-CsBr硫卤玻璃, 研究了其在1550 nm激光激发下的上转换发光特性, 观察到强的波长中心位于525和545 nm绿色发光及弱的中心波长位于660 nm红色发光, 也观察到了中心波长分别位于810和980 nm的红外上转换发光。基于泵探光功率关系和能级寿命测试研究了发光机理, 发现中间态能级寿命的延长是上转换发光效率增强的根本原因。使用全光谱光源测试了Si太阳能效率, 当使用上转换发光层时, 太阳能电池平均效率从7.28%上升至7.32%。结果显示所探索的稀土掺杂硫卤玻璃有望应用于硅太阳能电池效率增强领域。     

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.     

Nd3+掺杂的NaYF4:Yb@NaYF4:Ho上转换纳米颗粒的光谱分析

上转换纳米颗粒因具有良好的穿透深度和发光强度被广泛地应用在生物标记或生物成像中。实验制备了核壳结构的NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒, 分散均匀, 粒径在50 nm左右。通过光谱分析可知, 该纳米颗粒可在980 nm激光激发下发射波长为650 nm为主的发射光。进一步对该核壳结构的NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒进行Nd³⁺掺杂, 制备了可被800 nm激光激发且发射强红光的纳米颗粒。通过比较多种不同结构的Nd³⁺掺杂NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒的荧光光谱发现, NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho,Nd纳米颗粒发射光最强, 表明Nd³⁺掺杂在NaYF₄:Yb@NaYF₄:Ho纳米颗粒的壳层中最佳。最后对NaYF₄:Yb³⁺50%@NaYF₄:Ho³⁺1%,Nd³⁺x%纳米颗粒Nd³⁺离子的掺杂浓度进行优化, 实验结果表明: Nd³⁺掺杂浓度为30%时,该纳米颗粒在800 nm激光激发下发光强度最强。     

SiO2对掺钕铝酸盐玻璃结构及光谱性质的影响

实验通过高温熔融法制备了不同SiO₂ 浓度的掺钕钙铝酸盐玻璃。采用拉曼光谱法分析玻璃结构变化, 发现随着SiO₂含量的增加, [AlO₄]网格中非桥氧逐渐转移至Si⁴⁺离子周围, 玻璃主体Al-O网络中非桥氧减少, 聚合度提高。实验测试了玻璃的吸收光谱和荧光光谱, 并运用Judd-Ofelt理论计算Nd³⁺离子⁴F_3/2→⁴I_11/2跃迁的J-O参数Ω, 自发辐射几率A_rad, 荧光分支比β, 受激发射截面σ_e, 辐射寿命τ_rad等。结果显示: 随着SiO₂浓度的增加, 钕离子周围环境结构对称性提高, 荧光发射峰半高宽变窄, 同时受激发射截面逐渐增大。研究结果表明含有低浓度SiO₂的掺钕钙铝酸盐激光玻璃有望用于超短脉冲激光领域。     

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.