Gd3+为敏化剂的掺Tb3+硅酸盐闪烁玻璃

实验制备了以Tb³⁺为激活剂、Gd³⁺为敏化剂的硅酸盐闪烁玻璃, 研究了Tb₂O₃和Gd₂O₃含量对玻璃密度和玻璃折射率, 以及对玻璃在紫外光激发和X射线激发条件下的光学光谱特性的影响. 通过研究Tb³⁺/Gd³⁺共掺闪烁玻璃的激发与发光特性、荧光寿命, 结合稀土离子能级结构, 分析了Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量转移与传递机制. 结果表明：在紫外激发条件下, 大量引入Tb₂O₃和Gd₂O₃可提高Gd³⁺→Tb³⁺离子之间的能量传递效率, 有利于Tb³⁺离子的绿色发光; 但是在X射线激发条件下大量引入Tb³⁺离子, 由于缺陷数增加而弱化Tb³⁺离子荧光.     

Yb3+掺杂SiO2-Bi2O3-B2O3玻璃的物理性质及光谱性质

选取玻璃组分60SiO₂-xBi₂O₃-(30-x)B₂O₃-2K₂O-7Na₂O-1Yb₂O₃(以mol％记,x=0,5,10,15,20,25,30)为研究对象。通过测试试样的物理性质和光谱性质,应用倒易法(reciprocity method)计算Yb³⁺离子的受激发射截面(σ_emi),并且计算了Yb³⁺的自发辐射几率(A_rad),²F_5/2能级的辐射寿命(T_rad)。讨论了玻璃中Bi₂O₃和B₂O₃的组成变化对其物理性质、Yb³⁺离子的吸收特性、发光特性以及OH^-离子对实测Yb³⁺荧光寿命(T_f)的影响。结果表明:Yb³⁺掺杂的Si₂-Bi₂O₃-B₂O₃具有较好的光谱性能,是一种新型的Yb³⁺掺杂双包层光纤候选基质材料。     

LiTa3O8薄膜制备与电性能研究

以乙醇锂和乙醇钽为起始反应物, 用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了新型钽酸锂LiTa₃O₈铁电薄膜. 经XRD图谱对比, 该薄膜结构不同于LiTaO₃晶体结构, 与正交相结构类似. SEM分析显示经过750℃结晶退火的LiTa₃O₈薄膜表面均匀平整无裂纹, 膜厚约为1μm. 实验结果表明, 在450kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜剩余极化强度P_r为9.3μC/cm², 矫顽场强E_c为126.8kV/cm; 在9.5kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜漏电电流为8.85×10^-9A/cm², 比LiTaO₃薄膜漏电小; 在1kHz时, LiTa₃O₈薄膜介电常数为58.4, 介电损耗为0.26. 溶胶-凝胶法制备的 LiTa₃O₈薄膜结晶温度比LiTaO₃薄膜高50℃以上.     

Nb2O5掺杂高温无铅(Ba,Bi,Na)TiO3基PTCR陶瓷结构与电性能研究

采用固相反应法制备了施主掺杂浓度不同的Nb₂O₅（分别为0.1mol%、 0.3mol%、 0.5mol%、 0.7mol%）掺杂(Ba, Bi,Na)TiO₃基PTCR陶瓷. 对其微观结构及电性能进行研究发现：随着Nb₂O₅掺杂浓度的增加,陶瓷晶粒尺寸先变大后变小,室温电阻率也随之先减小后增大,说明Nb₂O₅的掺杂量存在一个临界施主掺杂浓度. 当Nb₂O₅施主掺杂量为临界施主掺杂浓度0.5mol%时,获得了居里温度T_c为 183℃、室温电阻率ρ为1.06×10³Ω·cm、升阻比ρ_max/ρ_min为1.0×10⁴的高温无铅PTCR陶瓷. 通过交流复阻抗谱分析,探讨了Nb₂O₅施主掺杂在该PTCR陶瓷中的作用机理.     

纳米α-Al2O3/W复合粉体的制备

论述了非均相沉淀法制备纳米α—Al₂O₃/W复合粉体的实验过程,以及纳米钨粉对α—Al₂O₃相转变温度的影响.结果表明:纳米钨粉的存在降低了α—Al₂O₃的相转变温度.本实验所制凝胶在1000℃真空中煅烧1h可获得平均粒径<50nm的α—Al₂O₃/W粉体.     

Eu2+在多铝酸钠体系中的发光

应用高温固相法合成了Na的多铝酸盐,并研究了Eu^2＋在体系中的发光性能．结果表明,Na_1＋xMgAl_11－xO₁₇体系在整个组成范围内保持Na的β－Al₂O₃结构不变,而对于Na_1．67－2xBa_xAl1_0．33O₁₇体系,在x＝0．30附近体系结构发生转变,x＜0．30,体系形成Na的外β－Al2O3结构的固溶体,x＞0．30,体系形成Ba的β－Al₂O₃结构的有序体;与体系组成和结构的变化相对应,Eu^2＋的发射能量和发光强度产生相应的变化,在Na的β－Al₂O₃中Eu^2＋存在高、低能两种发射中心;通过系列化研究,获得了新的组成的、具有β－Al₂O₃结构的荧光体Na_0．67Ba_0．50Mg_0．67Al_10．33O₁₇：Eu^2＋,在较低的掺杂浓度（0．05mol）下可以产生较强的发光．     

TiN-Al2O3纳米复合材料的力学性能和导电性能

以纳米TiN和α-Al₂O₃粉体为原料,采用球磨混合法制备了纳米TiN-Al₂O₃复合粉体,通过热压烧结得到致密烧结体.研究了纳米TiN颗粒对Al₂O₃材料力学性能和导电性能的影响,实验结果表明:在Al₂O₃基体中加入15vol％TiN纳米颗粒时,Al₂O₃材料的弯曲强度和断裂韧性分别从370MPa和3.4MPa·m^1/2提高到690MPa和5.1MPa·m^1/2,随着TiN添加量的增加,复合材料的电阻率逐渐降低,在25vol％TiN时达到最低值(6.5×10^-3Ω·cm).     

Dy3+激活的LiCaBO3材料发光特性研究

采用固相法制备了LiCaBO₃∶Dy³⁺发光材料. 材料的发射光谱为一多峰宽谱, 主峰分别为484、577和668nm; 监测577nm发射峰, 对应的激发光谱为一主峰位于331、368、397、433、462和478nm的宽谱. 研究了Dy³⁺浓度对材料发射光谱及发光强度的影响, 结果随Dy³⁺浓度的增大, 材料的黄、蓝发射峰强度比(Y/B)逐渐增大; 同时, 发光强度呈现先增大后减小的趋势, 最大值对应的Dy³⁺浓度为3.00mol%, 其浓度猝灭机理为电偶极电偶极相互作用. 引入Li⁺、Na⁺或K⁺可增强材料的发射强度. InGaN管芯激发下的LiCaBO₃∶Dy³⁺材料呈现很好的白光发射, 色坐标为x=0.3001, y=0.3152.     

Nb掺杂Bi4Ti3O12层状结构铁电陶瓷的电行为特性研究

采用固相烧结工艺制备了Nb⁵⁺掺杂的Bi₄Ti₃O₁₂层状结构铁电陶瓷.运用XRD 和AFM对Bi₄Ti_3-xNb_xO_12+x/2材料的微观结构进行表征,发现所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构,抛光热腐蚀表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.通过对材料直流电导率与温度关系的Arrhenius拟合,分析丁Bi₄Ti_3-xNb_xO_12+x/2的导电机理. Nb⁵⁺掺杂提高了材料的介电常数,但居里温度随掺杂含量的增加呈线性下降趋势.DSC结果显示Bi₄Ti_3-xNb_xO_12+x/2材料在居里温度处经历了一级铁电相变.样品的铁电性能测试结果表明, Nb⁵⁺掺杂Bi₄Ti₃O₁₂提高了材料的剩余极化Pr,这主要是由于^_Nb5+取代Ti⁴⁺大大降低了材料中氧空位的浓度,使得氧空位对畴的钉扎作用减弱的缘故.     

顺电态下掺铝钛酸锶钡陶瓷微结构和介电调谐性能

用传统的电子陶瓷工艺合成Ba_0.6Sr_0.4TiO₃(BST),研究Al₂O₃掺杂对钛酸锶钡陶瓷微结构、介电及调谐性能的影响.通过XRD及SEM的研究表明,Al³⁺能够完全的进入到Ba_0.6Sr_0.4TiO₃晶格内部形成固溶体,同时陶瓷的结晶程度变好,颗粒大而均匀.陶瓷的介电损耗明显减小,介电常数有所降低,调谐率明显上升,其中,掺杂量为0.8wt％Al₂O₃时,陶瓷样品具有最佳的介电调谐性能.     

溶胶-凝胶法在3D-SiC陶瓷表面浸涂Al_2O_3薄膜的研究

以无机盐Al(NO_3)_3·9H_2O为先驱体、水为溶剂,加入不同浓度的胶溶剂HNO_3,采用溶胶-凝胶(Solgel)法制备了勃姆石(γ-AlOOH)溶胶.分别以溶液下降法和真空浸渍法在三维网络碳化硅陶瓷骨架(3D-SiC)表面浸涂γ-AlOOH溶胶,采用不同烧结制度在3D-SiC表面生成了Al_2O_3薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)和扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜的物相和显微结构,并检测了薄膜的抗热震性.结果表明,采用真空浸渍法在3D-SiC表面浸涂加入浓度0.22mol/L HNO_3制备的γ-AlOOH溶胶能烧结形成致密平整的Al_2O_3薄膜.升高烧结温度,Al_2O_3晶粒长大,900℃时薄膜最致密且能观测到玻璃态显微结构.薄膜的抗热震性随烧结温度升高而提高.     

Er3+/Yb3+共掺氟硅酸盐玻璃陶瓷的制备及其量子剪裁发光行为

本文报道了一类组成为50SiO2-10Al2O3-20ZnF2-20SrF2-3YbF3-0.05ErF3(mol%)的氟氧化物玻璃陶瓷的制备及其量子剪裁发光行为。XRD和TEM分析结果显示,玻璃陶瓷中均匀分布有尺度10~40nm的SrF2析晶相。光谱研究表明,玻璃陶瓷在Er3+激发峰波长377nm激发下存在Er3+向Yb3+的有效能量传递,可实现包括量子剪裁效应在内的波长变换功能。随着热处理温度的升高,玻璃陶瓷的近红外977nm发光逐渐增强,荧光寿命显著增长。     

SiN_x:Tb~(3+)薄膜中Tb~(3+)与银表面等离激元耦合

本文采用PECVD方法在石英衬底上生长不同剂量比的氮化硅薄膜SiNx,并利用离子注入方法在SiNx中注入Tb3+离子。然后通过在SiNx薄膜表面沉积银岛膜,研究了银表面等离激元和SiNx:Tb3+发光的相互作用。研究发现,银岛膜的存在降低了SiNx:Tb3+发光荧光寿命,而且SiNx:Tb3+发光荧光寿命随着银岛膜厚度的增加而减小。而氮化硅薄膜中的硅纳米晶也会影响Tb3+的光模密度,并对SiNx:Tb3+发光荧光寿命产生影响。     

掺杂Al2O3纳米粉对ZnO厚膜气敏传感器性能的影响

以ZnO纳米粉(平均粒径30 nm)和Al2O3纳米粉(平均粒径5 nm)为原料,利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺制备了纯ZnO厚膜气敏传感器和掺杂Al2O3(掺杂量为2wt%和5wt%)的ZnO厚膜气敏传感器.对这三种厚膜传感器的本征电阻及对乙醇蒸汽的敏感特性进行了测试.结果表明:掺杂少量Al2O3纳米粉可明显降低ZnO气敏传感器的本征电阻,改善传感器的烧结性能,同时还可降低其最佳工作温度,提高器件对乙醇的灵敏度.结合厚膜气敏传感器的显微结构分析结果,对出现上述差异的原因进行了讨论.     

Luminescent properties of SrZnO2:Tb3+ hybrid thin film phosphors grown by pulsed laser deposition

Novel green-light-emitting Tb(3+)-doped SrZnO2 phosphor thin films were grown via the pulsed-laser-deposition technique. The films were grown at various substrate temperatures and oxygen pressures. The crystallinity and surface morphology of the films were investigated via X-ray diffraction (XRD) and atomic-force microscopy (AFM), respectively. The luminescence properties were analyzed by measuring the excitation and photoluminescence spectra. The thin films showed a green emission radiated by the transitions from the 5D4 excited states to the 7FJ (J = 3-6) ground states of the Tb3+ ions found under ultraviolet excitation with a 272 nm wavelength. The crystallinity, surface morphology, and photoluminescence spectra of thin-film phosphors were found to be highly dependent on the deposition conditions, particularly the substrate temperature and oxygen pressure. The surface roughness and photoluminescence intensity of the films showed similar behaviors as a function of the substrate temperature and oxygen pressure.     

长余辉材料Sr_4Al_(14)O_(25)∶Eu~(2+),Nd~(3+)的溶胶凝胶法制备及性能研究

首次研究了以Nd~(3+)离子为辅助激活剂,对Eu~(2+)掺杂的发光材料Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+)余辉性能的影响.用溶胶凝胶法合成了Eu~(2+), Nd~(3+)共掺杂的Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+),Nd~(3+)发光粉末,并用扫描电镜、X射线衍射计、荧光分光光度计、余辉亮度测试仪、热释光剂量计等手段对粉末样品进行了表征.结果表明,在1350℃得到了单一的Sr_4Al_(14)O_(25)相,粉末颗粒平均粒度在1μm左右.Eu~(2+), Nd~(3+)共掺杂的Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+),Nd~(3+)发光粉末有402和485nm两个发射峰,与Eu~(2+)单掺杂的Sr_4Al_(14)O_(25):Eu~(2+)相比,发射峰位置没有变化,但适量的掺杂可以大大提高余辉时间和余辉亮度,余辉时间可达18h以上.最后通过对热释光谱的分析解释了双掺杂发光粉余辉性能增强的原因,适宜深度的陷阱可以有效存储光能,增强余辉的时间和强度.     

铈掺杂多孔硅的形貌和光致发光研究

采用电化学方法在多孔硅中掺杂了稀土铈(Ce)元素.利用原子力显微镜表征了多孔硅和Ce掺杂多孔硅的表面形貌,采用荧光分光计对样品的光致发光(PL)特性进行了研究.多孔硅样品在480nm波长激发下PL谱上观察到两个发光峰,分别位于572和650nm;通过光致发光激发谱测量,得到位于572、650nm的发光峰对应的最佳激发波长分别为380和477nm.Ce掺杂多孔硅样品在480nm波长激发下,PL谱上只显示出多孔硅原有的发光增强;而在380nm波长激发下的PL谱上不仅显示多孔硅原有的发光增强,而且还出现了新的发光峰位于517nm.认为这分别是Ce3 与nc-Si发生了能量传递和Ce掺杂引入了新的发光中心所造成的.     

PECVD法制备类金刚石薄膜的结构和摩擦学性能研究

采用射频一直流等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅衬底上沉积了类金刚石薄膜。用激光拉曼光谱仪和原子力显微镜对薄膜的结构和表面形貌进行了表征，并用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度。用UMT微摩擦磨损试验机考察了薄膜在不同的滑行速度下薄膜的摩擦学性能。结果表明：所沉积的薄膜具有典型类金刚石薄膜的结构特征，薄膜表面光滑致密，硬度较高；薄膜与氧化铝陶瓷球对磨显示出良好的摩擦学性能，随着滑行速度的增加，薄膜的摩擦系数单调降低，但磨损寿命先增加后降低。     

The two-photon excitation of SiO(2)-coated Y(2)O(3):Eu(3+) nanoparticles by a near-infrared femtosecond laser

In order to improve the photoluminescence property of Eu(3+)-doped nanoparticles, Y(2)O(3):Eu(3+) nanoparticles were synthesized using the Pechini-type sol-gel method, then coated with SiO(2) shells by using the St?ber method for different coating times. The SiO(2)-coated nanoparticles were characterized by x-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy and Raman spectroscopy, and their photoluminescence spectra were recorded under 800?nm femtosecond laser excitation. The results indicate that a two-photon simultaneous absorption upconversion luminescence is obtained, and their upconversion luminescence intensities are further enhanced after the surfaces of the nanoparticles are coated with different thickness SiO(2) shells. Compared to the upconversion luminescence intensity of non-coated nanoparticles at 611?nm, the upconversion luminescence intensities of SiO(2)-coated Y(2)O(3):Eu(3+) nanoparticles with coating times of 60, 90 and 120?min were enhanced by 3.30, 3.96 and 4.13 times, respectively. This can be attributed to the contributions of the increased amounts of Eu(3+) ions populated at the (5)D(0) level on the surfaces of the nanoparticles because the cooperative ligand fields between the Y(2)O(3) core and non-crystalline SiO(2) shell interfaces activate the 'dormant' Eu(3+) ions near or on the surfaces of the nanoparticles. From a Judd-Ofelt (J-O) theory analysis, the coated shell structures can improve the radiative quantum efficiencies of Eu(3+)-doped nanoparticles. It is therefore concluded that more intense red upconversion luminescence with high radiative quantum efficiencies can enable the SiO(2)-coated Y(2)O(3):Eu(3+) nanoparticles to have the great potential to be used as a fine resolution phosphor.     

975 nm脉冲激励下铋酸盐玻璃中铒离子荧光的动态响应

用高温熔融退火法制备了组分为Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2掺铒铋酸盐玻璃,测试分析了铋酸盐玻璃中铒离子的光谱特性,着重研究了975nm脉冲泵浦光激励下1.5 μm波段荧光的动态响应.研究表明,对应脉冲泵浦光上下边沿,铒离子荧光存在着一个上升和下降响应过程,响应速率取决于4I13/2能级Er~(3+)离子荧光寿命.随着B_2O_3组分含量的提高,玻璃中OH基引起的能量传递导致Er~(3+)离子荧光寿命相应减小,荧光响应随之相应加快.