掺Er3+碲锌铋酸盐玻璃光谱特性研究

制备了掺铒碲锌铋酸盐玻璃样品84.5TeO2-(15-x)ZnO-xBi2O3-0.5mol% Er2O3(TZB x=0,2,4,6,8,10mol%).测试和分析了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱和4I13/2能级寿命等参数.根据McCumber理论,计算了Er3 受激发射截面(σpeake=(6.31～8.57)×10-21cm2)、并测量了Er3 荧光半高度(FWHM=65～70nm).结果表明:适量Bi2O3(～6mol%)的引入,能较好地改善玻璃样品FWHM,σpeake,4I13/2能级寿命和量子效率等光谱参数.     

掺WO3对碲酸盐玻璃热稳定性改善和Er3+/Yb3+掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性能的研究

为得到热稳定性能良好且高强度发光的碲酸盐玻璃,通过在TeO₂-ZnO-Na₂O系统中掺入WO₃,以提高玻璃的抗析晶和热稳定性能。研究结果表明,碲酸盐玻璃的ΔT从不掺WO₃的110℃增加到了WO₃含量为20 mol%时的142℃。在热稳定性研究的基础上,进一步分别研究了单掺Er³⁺和Er³⁺/Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃的光谱性质。研究结果表明,在Er³⁺/Yb³⁺共掺条件下,Er³⁺/Yb³⁺之间的能量传递提高了Er³⁺离子对980 nm泵浦光的吸收效率,增强了1.5μm波段发光强度,最终得到了具有高强度1.5μm波段发光的Er³⁺/Yb³⁺共掺碲钨酸盐玻璃,初步证明共掺方式是实现1.5μm波段高强度发光的有效方法。     

Er3+掺杂Bi2O3-B2O3-Ga2O3玻璃光谱性质及热稳定性研究

用高温熔融法制备了Er3 掺杂50Bi2O3-(50-x)B2O3-xGa2O3(x=0,4,8,12,15 mol%)系列玻璃,测试了上述玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热稳定性.分别应用Judd-Ofelt理论和McCumber理论计算了Er3 强度参数和受激发射截面.研究发现,当Ga2O3含量在mol 8%时,荧光半高宽(FWHM)、峰值发射截面(σpeak e)和4I13/2能级荧光寿命(τm)均达到了峰值,其FWHM和σpeake分别为81 nm和1.03×10-20cm2.热稳定性则随着Ga2O3含量的增加而改善,析晶开始温度(Tx)和玻璃转变温度(Tg)之间的差值(△T)最高达到了261℃.研究表明,含适当重金属Ga2O3的铋硼酸盐玻璃具有较好的光学性能和热稳定性,适合于作为高增益、低噪声的宽带掺铒光纤放大器的基质材料.     

Er3+/Yb3+/Tm3+/Pr3+共掺碲酸盐玻璃超宽带近红外发光性能研究

采用熔融淬火技术制备了0.2 mol% Er₂O₃、1 mo l% Yb₂O₃、0.1 mol% Tm₂O₃和x mol% Pr₆O₁₁( x=0.25、 0.3、0.35和0.4)掺杂的65TeO₂-15ZnO-10Na₂O-10WO₃系碲酸盐玻璃,通过X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、差热扫描曲线(differential scanning calorimetry,DSC)对玻璃样 品的抗析晶性和热稳定性 进行了表征。结果表明,玻璃样品具备良好的抗析晶性,析晶温度和转变温度差值为140 ℃,具有较好 的热稳定性。吸收光谱结果显示,Er³⁺/Yb³⁺/Tm³⁺/Pr³⁺共掺碲 酸盐玻璃在980 nm处有较强的吸收峰,故可 以采用980 nm泵浦源对该玻璃样品进行激发。在1 200—2 000 nm近 红外波段范围,玻璃样品存在峰值中 心为1.35 μm、1.53 μm和1.8 μm 3个波段发射峰,且3个发射峰的荧光半高宽(full width at half maxima, FWHM)均大于100 nm,其覆盖了光信号传输的E、S、C和C+L 4个波段,大幅度地提高了掺铒 光纤放大器(erbium doped fiber amplifier,EDFA)的放大带宽。     

Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的中红外发光及能量传递机理

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-Na2O),根据测量得到的吸收光谱,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品中Ho3+离子的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等各项光谱参数。同时,测量得到了不同Ho3+离子掺杂浓度下玻璃样品的荧光发射谱。结果显示,在808nm抽运光激励下Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃样品发射出较强的2.0μm中红外荧光。分析表明,较强的Ho3+离子中红外荧光来自于Tm3+/Tm3+离子间共振的能量传递过程,以及Tm3+/Ho3+离子间基于零声子和单声子辅助非共振的两部分能量传递过程。由此进一步计算得到了Tm3+/Tm3+、Tm3+/Ho3+离子间的能量传递微观速率、临界半径和声子的贡献。最后,计算分析了Ho3+…5I7→5I8能级间跃迁的2.0μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数。研究表明,Tm3+/Ho3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为2.0μm波段中红外固体激光器的潜在增益基质。     

Er3+离子对Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃1.85μm波段光谱特性的影响

采用高温熔融淬火技术制备了1.0 mol% Tm3＋离子和x mol% Er3＋离子(x=0,0.5和1.5 mol%)掺杂 的系列碲酸盐玻璃,通过测量玻璃样品的差热扫描曲线(DSC)、X射线衍射(XRD)图和荧光光 谱,对不同 Er3＋浓度下的玻璃物理性能和Tm3＋离子荧光特性进行了研究。DSC结果显 示,研制的稀土掺杂碲酸盐玻璃 具有优异的热稳定性能,玻璃样品的析晶温度与转变温度之差大于130 ℃,而XRD图则证实了研制的玻璃 样品具有非晶结构特征。在808 nm泵浦激励下,随着Er3＋离 子的引入,Tm3＋离子³F₄→³H₆能级间跃迁产生 的1.85 μm波段荧光显著增强。当Er3＋离子掺杂浓度为1.0 mol%时,荧光强度提高了约76%,荧光强度的 显著增强归因于Er3＋离子和Tm3＋离子之间的能量传递。然而,随着Er 3＋离子掺杂浓度的继续增加,1.85 μm 波段荧光呈现出衰减现象,这归结于Er3＋离子浓度的淬灭效应。研究表明,具有合 适浓度Er3＋/Tm3＋共掺碲 酸盐玻璃是一种应用于1.85 μm波段固体激光器和光纤放大器的理想 基质材料。     

掺铒TeO2-B2O3-Nb2O5-ZnO玻璃系统的光谱性质和热稳定性的研究

制备了碲酸盐玻璃样品70TeO2-(15-x)B2O3-xNb2O5-15ZnO-1wt%Er2O3(TBN,x=0,3,6,9,12,15 mol%).测试了玻璃样品的热稳定性和光谱性质.根据Judd-Ofelt理论计算了TBN玻璃中Er3 离子的强度参数(Ω2=(5.42～6.76)×10-20 cm2,Ω4=(1.37～1.73)×10-20cm2,Ω6=(0.70～0.94)×10-20 cm2),发现随着Nb2O5含量的增加,Ωt(t=2,4,6)先增加后减小.研究表明Er-O键共价性主要受基质玻璃中非桥氧数的影响,而阴阳离子间电负性的影响可以忽略.应用McCumber理论计算了Er3 离子的受激发射截面(σe=(0.77～0.91)×10-20 cm2)和Er3 离子4I13/2→4I15/2发射谱的半高宽度(FWHM=65～73 nm).比较了不同基质玻璃中Er3 离子的荧光半高宽和受激发射截面.结果表明TBN玻璃系统具有较好的带宽性能,是一种制备宽带光纤放大器的潜在基质材料.     

Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃的近红外光谱特性

选择 50TeO2-30B2O3-20BaO 系统作为稀土掺杂的基础玻璃,通过高温熔融法制备了不同掺杂比的Er3+/Tm3+共掺和单掺碲酸盐玻璃。通过比较共掺和单掺碲酸盐玻璃的吸收光谱和 808 nm 泵浦光激发下的发射光谱,发现 Tm3+的掺入会降低 Er3+在 1 550 nm 处的发光强度,通过能量传递可以得到 Tm3+的 1 800 nm 发光。此外,Er3+/Tm3+使该玻璃具备了发光性能,当 Er3+/Tm3+分别达到摩尔分数 1.0%和 0.4%时,发光强度达到最大值,继续提高掺杂浓度,发光强度反而减弱。     

Bi离子掺杂GeO2-Nb2O5-X玻璃的近红外宽带发光特性研究

用高温熔融法,制备了Bi离子掺杂浓度为1mol%的80GeO2-10Nb2O5-10X(X=Li2O,Na2O,CaO)系列玻璃。分别测定了样品的差热分析(DTA)曲线、吸收光谱、发射光谱、荧光寿命及傅立叶红外光谱(FTIR)。从DTA曲线估算出样品的结晶起始温度和软化温度的差值达200℃以上,该玻璃系统具有良好的热稳定性。在吸收光谱中,观察到由Bi掺杂所引起的约511nm和722nm两处吸收峰。在808nm波长的激光二极管(LD)激发下,观察到发光中心约为1 300nm、荧光半高宽(FWHM)约为200nm、荧光寿命约为133μs的宽带发光。在3组分玻璃中,含Li2O的玻璃具有最强的近红外宽带发光。从其红外吸收光谱可推断Bi3+与Bi5+共存于玻璃中,玻璃的近红外宽带发光可能起因于Bi5+。     

Bi_2O_3对Tm~(3+)/Ho~(3+)/Yb~(3+)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+共掺碲酸盐玻璃样品,在TeO2-ZnO-La2O3玻璃组分的基础上,引入声子能量较低的重金属氧化物Bi2O3,研究了Bi2O3组分对基质样品拉曼光谱和Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换发光光谱的影响。结果发现,在975 nm波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品中可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(546 nm)和蓝光(480 nm)三基色上转换发光。随着重金属氧化物Bi2O3组分含量的增加,玻璃基质的最大声子能量降低,Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品的三基色上转换发光强度均有所提高,且Bi2O3组分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。     

红色荧光粉YF3:Eu3+,Gd3+的制备及发光性能

采用水热法合成了YF₃:xEu³⁺和YF₃:0.14Eu³⁺,0.08Gd³⁺系列荧光粉。通过X射线衍 射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(EDS)、光致发光(PL)和长余辉光谱分别对样品的物相、 结构、形貌、 表面元素、PL和荧光寿命进行了表征。XRD检测表明,合成的样品属正交晶系。ED数据验 证了合成样品的表面元素组分。PL光谱测试表明,YF₃:xE u³⁺的激发光谱由200～300nm的宽带和Eu³⁺ 的系列窄带激发峰组成,YF₃:0.14Eu³⁺,0.08Gd³⁺的 激发光谱由200～300n m的宽带和Eu³⁺,Gd³⁺的系列窄带 激发峰组成。在319nm紫外光激发下,测得YF₃:xEu³⁺ 材料的发射光谱为一个多峰谱,主峰位于593,3nm。 当Eu³⁺掺杂物质的量的浓度大于14%时,出现了浓度猝灭现象。在319nm紫外光激发下,YF₃:0.14Eu³⁺, 0.08Gd³⁺的发射光谱出现Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁ (593nm,橙光)、⁵D₀→⁷F₂(613nm,红光)跃迁发光峰,此时,Gd³⁺ 的掺杂能增强Eu³⁺的发光。通过色坐标分析可知,当激发波长为374nm时,YF₃: 0.14Eu³⁺的色坐标为 (0.337,0.239),是很好的红色发光粉。对YF ₃:xEu³⁺和YF₃:0.14Eu3+ ,0.08G d³⁺的荧光衰减曲线的拟合证实,存在Gd³⁺→Eu³⁺的能量传递。     

YPO4:Dy3+,Eu3+荧光粉的水热合成及白光发射

采用水热法,合成了YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺系列荧光粉。通过X射线衍射(XRD )、扫 描电子显微镜(SEM)、电子散射能谱(EDS)、光致发光(PL)谱和长余辉光谱,分别对样品的物 相、结构和PL进行了表征。 XRD检测表明,合成的样品属四方晶系;荧光光谱测试表明,在234nm紫外光激发下, YPO₄:xDy³⁺,0.06Eu³⁺的 发射光谱呈现Eu3+ 的⁵D₀→⁷F₁(592nm,橙光)和 ⁵D₀→ ⁷F₂(618nm,红光) 的发光峰;而在354nm的激发波长下,YPO₄:0.06Dy³⁺,0.06Eu³⁺的发射光谱 呈现Dy³⁺的4F9/2→⁶H15/2(486nm、蓝 光)和⁴F9/2→⁶H13/2(575nm、黄光)的发光 峰,以及Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁(592nm、 橙光)和⁵D₀→⁷F₂(619nm、红光 )的发光峰。对荧光 衰减谱的双参数拟合证实了Dy³⁺→Eu³⁺能量 传递的存在。色坐标图显示,在234nm紫外光激发下,YPO₄:0.05Dy ³⁺,0.06Eu3+ 是很好的近紫外光激发下的白色荧光粉。     

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。     

中频溅射技术制备镱铒共掺Al2O3光波导

在硅单晶(100)衬底上用热氧化法氧化一层SiO₂做缓冲层,在高纯铝靶上镶嵌金属Yb,Er,然后用中频磁控溅射法制备了镱铒共掺杂氧化铝薄膜。讨论了靶电压及沉积速率随氧流量的变化的磁滞回线效应,分析得出了沉积氧化物薄膜的最佳氧流量。在室温下检测到了薄膜的位于1535nm的很强的光致发光光谱(PL),并在光学掩模下用BCl₃离子束对薄膜样品进行刻蚀,得到条形光波导。     

溶液燃烧法制备纳米LaAlO3:Dy3+及发光性能研究

通过溶液燃烧法以La(NO3)3·6H2O,Dy(NO3)3·9H2O和Al(NO3)3·9H2O及C2H5NO2为原材料制备纳米粉体Lal-xDyxA1O3(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05).采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱研究晶体结构、形貌、发光强度等内容,结果表明,通过溶液燃烧法在800℃下煅烧4h,Dy3+离子进入到LaAlO3晶格中,荧光光谱分析结果表明Lal-xDyxAlO3粉体在370 nm的激发波长下,发光主峰位于423 nm处,在掺杂比例为0.03时发光强度最高,其禁带宽度5.54 eV与理论值5.6 eV相近.     

Photoelectrochemical performance of La3+-doped TiO2

La-doped TiO₂ thin films on titanium substrates were prepared by the sol-gel method with titanium tetrachloride as a precursor and La₂O₃ as a source of lanthanum. The heat-treatment temperature dependence of the photoelectrochemical performance of the La-doped TiO₂ film in 0.2 mol/L Na₂SO₄ was investigated by the Mott-Schottky equation, electrochemical impedance spectroscopy, and the open-circuit potential test. The results from the Mott-Schottky curves show that the obtained films all were n-type semiconductors, and the film at 300 ℃ had the highest conduction band position and the widest space charge layer. The electrochemical impendence spectroscopy (EIS) tests of the 300 ℃ film decreased most during the change from illuminated to dark. The potential of the La-TiO₂ thin film electrode was the lowest after the 300 ℃ heat treatment. The open-circuit potential indicated that the photoelectrical performance of the La-TiO₂ films was enhanced with the addition of the La element and the largest decline (837.8 mV) in the electrode potential was achieved with the 300 ℃ heat treatment.     

近紫外基白光LEDs用NaY(MoO4)2:Eu3+材料的发光特性

采用固相法于550℃灼烧4h,合成了Eu³⁺ 单掺杂的NaY(MoO₄)₂材料,研究了材料的 发光特性。X射线衍射(XRD)结果显示,掺杂少量杂质的材料仍为纯相的NaY(MoO₄)₂。以 393nm波长 近紫外光作为激发源时,NaY(MoO₄)₂:Eu³⁺可以发射主峰位于616nm波长的红色光,对应Eu³⁺的 ⁵D₀-⁷F₂跃迁发射。研究发现,增大Eu³⁺掺杂量 时,对应材料的发射强度会逐渐增大,但是 未发现浓度猝灭现象,通过相应的衰减曲线解释了此结果。测量不同Eu³⁺掺杂量下 , NaY(MoO₄)₂:Eu³⁺的色坐标结果显示,色坐标基本不变,位于红色区域。上述 结果表明, NaY(MoO₄)₂:Eu³⁺在白光LEDs领域有一定的应用潜力。     

Co3O4/Fe2O3异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co₃O₄种子层和Co₃O₄薄膜,再在Co₃O₄薄膜上水热生长Fe₂O₃纳米棒,获得了高质量的Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料。通过改变Fe₂O₃前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe₂O₃组分的含量。结果表明,Fe₂O₃纳米棒覆盖在呈网状结构的Co₃O₄薄膜上,随着Fe₂O₃前驱体溶液浓度即Fe₂O₃组分含量的增加,Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe₂O₃前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10¹⁰Jones)。     

Excellent performance of gas sensor based on In2O3-Fe2O3 nanotubes

In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes are synthesized by an electrospinning method. The as-synthesized materials are characterized by scanning electron microscope and X-ray powder diffraction. The gas sensing results show that In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes exhibit excellent sensing properties to acetone and formaldehyde at different operating temperatures. The responses of gas sensors based on In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes to 100 ppm acetone and 100 ppm formaldehyde are 25 (240℃) and 15 (260℃), and the response/recovery times are 3/7 s and 4/7 s, respectively. The responses of In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes to 1 ppm acetone (240℃) and formaldehyde (260℃) are 3.5 and 1.8, respectively. Moreover, the gas sensor based on In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes also possesses an excellent selectivity to acetone and formaldehyde.     

K2MgSiO4:Eu3+红色荧光粉的制备与发光性能

采用高温固相反应合成了适合近紫外光-蓝光激 发的K₂MgSiO₄:Eu³⁺红色荧光粉,并对其发光特性进行了研究。X射线衍 射(XRD)测试结果表明,合成样品为纯相晶体。样品激发光谱由O2-→Eu³⁺电 荷迁 移带波长为(200～350nm)和Eu³⁺的特征激发峰(波长为350～500nm) 组成,主峰位于396nm波长处,次级峰位于466nm波长处。在396nm和466nm波长分别激发 下,样品发射峰均由Eu³⁺的⁵D₀→⁷FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,其中619nm波长处发射强度最大。 随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,荧光粉的发光强度增大。在实验测定的浓度范 围内,未出现浓度猝灭现象。样品的色坐标位于红光区,且非常接近NTSC标准。样品发光强 度随温度增加出现温度猝灭现象,发 射峰位置并未出现明显红移。样品中,Eu³⁺在⁵D₀能 级上的荧光寿命约为0.535ms。