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。     

OH- 对 Tm3+/Yb3+ 共掺碲酸盐玻璃上转换发光的影响

研究了Tm3 /Yb3 共掺碲酸盐玻璃的Raman光谱、红外光谱和上转换发光光谱,分析了OH-对Tm3 上转换发光的影响。结果表明,氧氯碲酸盐玻璃的声子能量高于氧氟碲酸盐玻璃的声子能量,但是Tm3 /Yb3 共掺氧氟碲酸盐玻璃的上转换发光强度高于Tm3 /Yb3 共掺氧氯碲酸盐玻璃。分析认为这主要是由于OH-的影响,在氧氟碲酸盐玻璃中OH-的浓度较低,导致Tm3 的荧光寿命高,从而提高Tm3 的上转换发光。在一定程度上,OH-对Tm3 上转换发光的影响大于声子能量对Tm3 上转换发光的影响。研究结果有助于进一步提高Tm3 的发光效率。     

上转换发光氧氟微晶玻璃的研究进展

综述了近年来用于上转换发光的氧氟微晶玻璃的研究概况,阐述了氧氟微晶玻璃的组分与结构、微晶的形成与检测、上转换发光机理及影响因素.最后指出了上转换发光氧氟微晶玻璃目前存在的问题和今后发展的方向.认为氧氟微晶玻璃今后的发展重点将是实现材料的器件化,并实现高效率的短波长激光输出,尤其是蓝绿激光输出.     

PbO对Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃三基色上转换发光的影响

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,在TeO2-ZnO-La2O3玻璃组分的基础上,引入声子能量较低的PbO,研究了PbO对基质样品拉曼光谱以及Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换发光光谱的影响.结果表明,随着PbO含量的增加,样品的最大声子能量下降比较明显,同时样品的声子态密度也有减小趋势;在975nm波长激光二极管(LD)激励下,随着PbO含量的增加,Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换蓝光(480nm)、绿光(546nm)和红光(662nm)的发光强度都有明显增强,且PbO的引入对上转换蓝光发光强度的影响要大于其对绿光和红光的影响.     

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。     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺Y2SiO5的上转换发光

报道了一种新的上转换发光材料X2型Y2SiO5:Er, Yb并研究了Yb3 浓度和泵浦功率对样品的上转换发光特性的影响:(1)随着Yb3 浓度的增加,绿、红光发射均呈先增强后减弱的变化,但相对于绿光发射,红光发射受Yb3 浓度的影响更剧烈,并且当12%(摩尔分数)Yb3 时,可以得到很纯的红光发射;(2)上转换发光强度与泵浦功率的关系表明,双光子吸收贡献样品的上转换发射.此外,讨论了可能的上转换机制.认为随着Yb3 浓度增加,Er3 的激发态吸收、Yb3 到Er3 的能量传递和Er3 的交叉弛豫对上转换发光的作用依次逐渐加强.     

掺铒TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃的上转换发光性能

稀土离子掺杂碲酸盐系统玻璃是一类应用前景良好的上转换发光材料.研究了含铒TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃在980nm抽运下的上转换光谱,结果发现存在3个上转换荧光谱带,分别对应于2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2,而且Er3 含量的增加可明显提高材料在530、550和660nm附近的发光性能.少量的ZnO引入既可以大幅提升材料的上转换发光强度,又能保持铌碲酸盐玻璃良好的化学稳定性.材料的发光机制主要是激发态吸收(ESA)和能量转移(ET),最大声子能量的降低是上转换发光增强的主要原因.     

Zn2+掺杂NaAlSiO4:Er3+,Yb3+微晶玻璃制备及上转换发光性能

主要研究过渡金属Zn2+离子掺杂对NaAlSiO4:Er3+,Yb3+微晶玻璃上转换发光性能的影响.采用高温熔融法制备不同掺杂浓度的Zn2+掺杂NaAlSiO4:Er3+,Yb3+上转换发光样品,通过同步热分析仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪和荧光光谱分析仪等对样品进行热处理制度、析出晶体、玻璃结...     

Er3+/Ho3+共掺GeS2-In2S3-CsI玻璃上转换发光和能量传递研究

用熔融急冷法制备了系列Er3+/Ho3+共掺80GeS2-10in2S3-10CsI硫卤玻璃,测试了样品的状态稳定性、拉曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱.在该样品中出现了强烈的绿光(526、549nm)和红光(660nm),分别对应于2H11/2-4I15/2(Er3+)、4S3/2→4I15/2(Er3+)十5S2(5...     

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。     

Ho3+掺杂浓度对氟化镓铟玻璃上转换发光性质的影响

本文制备了掺不同浓度Ho^3＋氟化镓铟玻璃为基质的上转换发光材料20GaF3-15InF3-20CdF2-15ZnF2-（20-x）PbF2-10SnF2-xHoF3（x=0.1,0.3,0.5,1.0,1.5,2.0）,通过对样品的吸收、发射光谱和发光衰减过程的研究,认为在643nm激发下,^5G5→^5I8（422nm）、^5F3→^5I8（480nm）和^5S2→^5I8（520nm）三个发光为双光子上转换发光.在726nm激发下,^5F3→^5I8（483nm）和^5F4（^5S2）→^5I8（540nm）为上转换发光,其中483nm属于双光子过程,540nm是雪崩上转换.     

Upconversion photoluminescence in GeO2-PbO glass codoped with Nd3+ and Yb3+

Frequency upconversion (UC) photoluminescence (PL) in GeO₂-PbO glass codoped with trivalent ions of neodymium (Nd³⁺) and ytterbium (Yb³⁺) is reported. A diode laser operating at 977.7 nm, in resonance with the ytterbium transition ²F_7/2 → ²F_5/2, was the excitation source. Four PL spectral lines, corresponding to the Nd³⁺ transitions ⁴G_9/2 → ⁴I_9/2 (at 500 nm), ⁴G_7/2 → ⁴I_9/2 (at 550 nm), [⁴G_5/2; ²G_7/2] → ⁴I_11/2 (at 595 nm) and ⁴G_7/2 → ⁴I_13/2 (at 660 nm), were observed and characterized. The quadratic dependence of the PL intensities versus the laser power indicates that two laser photons participate in the UC process. The temperature dependence of the PL emissions from 300 to 390 K was also investigated to identify the contribution of phonons for the UC process. The dependence of the UC intensity with the Yb³⁺ concentration and the time behavior of the UC signal indicated the presence of two energy transfer (ET) pathways involving Nd³⁺-Yb³⁺ pairs and Yb³⁺-Nd³⁺-Yb³⁺ triads. Rate-equations for the population densities of the rare-earth energy levels were used to describe the dynamics of the UC emission and to determine the ET rates.     

Yb3+/Er3+共掺杂BaY2F8纳米颗粒的水热合成与上转换发光

采用水热方法合成了Yb3+/Er3+共掺杂BaY2F8纳米颗粒,并对其进行了不同温度的热处理,热处理温度为200℃-800℃。研究了热处理温度对纳米粒子的晶相、粒径和上转换发光强度的影响。结果发现随着热处理温度的升高,纳米粒子的粒径和上转换发光强度明显增加。讨论了BaY2F8:Yb3+,Er3+纳米粒子的上转换发光机理。     

有机配体对NaBiF4:Yb3+/Er3+上转换纳米粒子形貌和发光性能的调控研究

本工作采用一锅溶剂热法分别制备了不同有机配体修饰的NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换纳米粒子(UCNPs), 并对其形貌和发光性能进行了研究。实验表明, 有机配体的软模板和导向作用可调控UCNPs的粒径和形貌, 且有机配体的缺陷钝化作用会使其发光增强。其中, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)修饰的UCNPs的增强效果最为显著, 强度大约增加了9倍。此外, 本研究进一步考察了该UCNPs在不同的温度和pH条件下的发光强度的变化规律。结果表明, 在30~90 ℃之间, 其发光强度随着温度的升高而降低; 在强酸和强碱环境中, 其发光强度显著降低, 而在pH为5~6时, 其发光强度最大。     

热压烧结法制备大尺寸La2O3-TiO2-SiO2非晶材料的研究

La₂O₃-TiO₂非晶氧化物是一种具有优异光学性能的材料, 有着广泛的应用前景, 但其非晶形成能力较差, 通过无容器凝固制备的材料尺寸通常在10 mm以下。为了获得大尺寸La₂O₃-TiO₂非晶氧化物材料, 本研究在La₂O₃-TiO₂氧化物体系中加入少量SiO₂。先通过气动悬浮技术制备非晶粉末, 然后用真空热压烧结的方式制备出了高致密度的大块La₂O₃-TiO₂-SiO₂材料, 并用XRD、SEM等技术手段进行表征。结果表明: SiO₂可以提高La₂O₃-TiO₂体系的非晶形成能力, 通过气动悬浮技术获得的原料粉末呈完全非晶态, 通过热压烧结方式获得的块体材料高度致密, 仅存在少量的气孔。烧结样品有微弱的晶化, 晶化是其无法完全致密的一个重要原因。通过研究烧结曲线, 分析了La₂O₃-TiO₂-SiO₂非晶粉末的烧结机制。烧结的La₂O₃-TiO₂-SiO₂材料在可见光区域的折射率大于2.2, 具有优异的光学性能。     

上转换发光材料La(OH)3∶Er3+/Yb3+的制备及在染料敏化太阳能电池中的应用

针对N719染料仅可吸收可见光这一局限,本研究旨在通过引入上转换发光材料并将其应用于染料敏化太阳能电池的光阳极来拓宽光谱吸收范围,提高光的捕获率,进而达到提高电池光电转换效率的目的。首先,采用水热合成法以不同pH值的先驱体溶液,成功制备了Yb~(3+)/Er~(3+)双掺杂La(OH)_3粉末,然后将适量合成的稀土发光粉掺入TiO_2纳米浆料中,采用刮涂法成膜制备光阳极,并将其组装成染料敏化太阳能电池。研究结果表明,稀土发光粉的加入拓宽了光谱吸收范围,在其掺杂量达到3%时,电池的短路电流密度Jsc提高到17.72mA·cm-2,最终获得了8.3%的光电转换效率。