ZnS∶Er纳米晶的水热合成及其性能研究

该文以硫代乙酰胺为硫源,采用水热法合成了ZnS∶Er纳米晶。并用X线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X线光电子能谱仪(XPS)、荧光光谱仪对其物相、形貌、组成及光学性能进行了表征。结果表明,ZnS∶Er纳米晶为立方闪锌矿结构,粒径约为5nm。由XPS图谱可知,ZnS∶Er纳米晶中存在Zn、S、C、O、Er等元素。ZnS∶Er纳米晶荧光光谱中出现了2个主要发射峰,分别位于469nm和583nm处。两发射峰的发光强度随着pH的升高而增强且发光峰的位置存在微弱的蓝移,pH=12时,两发射峰的荧光强度最强;随着Er3+掺杂量的增加,469nm处发射峰的强度先增强后减弱,583nm处发射峰的强度随之减弱。     

Mn^2＋掺杂NaFY4：Yb，Er晶体的形貌及发光性能研究

通过乙醇和油酸作为混合溶剂的溶剂热法合成了NaYF4：Yb,Er晶体。采用x射线衍射仪（XRD）,场发射扫描电镜（FESEM）以及光致发光检测（980nm激光源）和荧光光谱测试（Hitachi F-4500）,表征了Mn2＋离子掺杂量对NaYF4：Yb,Er晶体的显微结构、形貌和发光性能的影响。结果表明：少量5mol％Mn^2＋离子的掺入不会改变NaYF4：Yb,Er晶体的物相,当Mn2＋离子的掺杂量增大到10mol％～30mol％,样品出现NaMn3F10相,形貌也发生转变,从纳米棒变为纳米片。Mn^2＋离子的掺入,使得NaYF4：Yb,Er晶体的上转换荧光峰从在510nm～539nm和539nm～570nm这两个区间转换为635nm～690nm区间内,当掺杂浓度达到30 mol％时,上转换荧光峰全部转变为635nm～690nm区间内。     

水相合成技术制备ZnS∶Eu~(3+)量子点及其光谱研究

采用水相合成技术制备了不同Eu3 浓度掺杂的ZnS∶Eu3 量子点,经透射电子显微镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)分析显示合成的量子点粒度分布均匀,平均粒径约4nm左右且分散性好,晶体结构为闪锌矿结构。荧光光谱表明铕离子的两个特征峰(591nm和614nm)呈窄带高斯分布,且强度之比随浓度的变化呈现不同的增强趋势,分析认为铕离子的浓度会影响其处于ZnS晶格不同对称中心位置的几率分布,铕离子的场对称性随着其浓度的增加而减弱。另外还对该产物发光强度的稳定性进行了分析。     

ZnS∶Mn纳米晶的制备及磁光性能研究

采用水热法制备了Mn掺杂的ZnS纳米晶,通过X线衍射(XRD)谱、扫描电子显微镜(SEM)、磁性曲线、光致发光谱对其微结构、表面形貌、磁学及光学性能进行了探究。结果表明,ZnS∶Mn纳米晶为球形闪锌矿结构,晶体颗粒大小均匀,平均粒径为20nm。在外加磁场的作用下,ZnS∶Mn纳米晶的磁化强度随着Mn掺杂浓度增加而增加。当掺杂x(Mn)=2%(摩尔分数)时,ZnS∶Mn纳米晶发射光谱的强度最强;当x(Mn)=10%时,离子间相互碰撞引发了浓度猝灭效应及高浓度Mn引入的大量缺陷,使光致发光谱的强度减小。     

ZnS:Er量子点材料制备及其受激发光特性研究

在水性介质中,制备了ZnS：Er量子点,并对其的X射线（XRF）谱、X射线衍射（XRD）谱、透射电子显微镜（TEM）图像和光致发光（PL）谱进行了研究,确定了所制备的ZnS：Er量子点材料中Er的浓度,观测到ZnS：Er量子点呈粒径为4nm的近球型结构。利用LD激发,在LD不同电流强度下得到ZnS：Er量子点从波长1500nm到1650nm的宽谱发射,并随着电流强度的增加ZnS：Er量子点的发射强度明显增加,当电流强度达到1．5A时,1545nm波长处的发射峰更明显。     

水相合成技术制备ZnS:Eu3+量子点及其光谱研究

采用水相合成技术制备了不同Eu^3＋浓度掺杂的ZnS：Eu^3＋量子点，经透射电子显微镜（TEM）和X射线粉末衍射（XRD）分析显示合成的量子点粒度分布均匀，平均粒径约4nm左右且分散性好，晶体结构为闪锌矿结构。荧光光谱表明铕离子的两个特征峰（591nm和614nm）呈窄带高斯分布，且强度之比随浓度的变化呈现不同的增强趋势，分析认为铕离子的浓度会影响其处于ZnS晶格不同对称中心位置的几率分布，铕离子的场对称性随着其浓度的增加而减弱。另外还对该产物发光强度的稳定性进行了分析。     

高掺杂浓度Yb∶YAG晶体的生长及光谱性能

应用中频感应提拉法生长了掺杂浓度高达 5 0at. %的Yb∶YAG晶体 ,研究了室温下Yb∶YAG晶体的吸收和发射光谱特性以及荧光寿命 ,在 939nm和 96 9nm处存在Yb3 + 离子的 2个吸收带 ,能与InGaAs激光二极管(LD)有效耦合 ,适合激光管二极抽运。其荧光主峰位于 10 32nm附近 ,Yb∶YAG晶体的荧光寿命为 390 μs。比较了高掺杂与低掺杂Yb∶YAG晶体的光谱参数 ,指出高掺杂Yb∶YAG晶体是一种很有前景的高功率激光增益介质     

基于Er3＋-Yb3＋共掺可溶性配合物的全聚合物光波导放大器

合成了一种新型Er3+-Yb3+共掺配合物Er1.2Yb0.8(PBa)6(Phen)2,在有机溶剂环戊酮中有具良好的溶解性,Er3+离子在材料中的质量百分比掺杂浓度可达10.8%。这种配合物可以直接旋涂成膜,用原子力显微镜(AFM)测得配合物薄膜表面粗糙度为0.745nm。荧光发射谱的测试表明,配合物的荧光半高宽(FWHM)为60nm。以PMMA基片为衬底,制备了稀土掺杂全聚合物光波导放大器,且当泵浦光波长为980nm、功率为200mW和信号光功率为0.2mW时,在3.2cm长的样品中获得了2.7dB@1 535nm的相对增益。     

Yb,Tm和Yb,Er掺杂硅酸盐玻璃中的双色荧光

在硅酸盐玻璃中分别掺杂Yb3 ,Tm3 和Yb3 ,Er3 ,在半导体激光的激发下发出双色荧光.Yb3 ,Tm3 掺杂发射出蓝色480 nm荧光和近红外1650 nm荧光,Yb3 ,Er3 掺杂发射出绿色550 nm荧光和近红外1550 nm荧光.可见荧光是由于Yb3 离子与Tm3 ,Er3 等离子的能量上转换过程有着敏化作用形成的.这种双光子或多光子过程虽然微弱,但Yb3 的敏化作用使可见和红外荧光都有较大的增强.而近红外的荧光仍是主要的荧光谱线,有较大的荧光强度.     

Er3+/Yb3+共掺Bi2O3-GeO2-Na2O玻璃的上转换发光

研究了不同Er3 /Yb3 掺杂比46Bi2O3-44GeO2-10Na2O(B46G44N10)(摩尔分数)玻璃的吸收光谱、红外吸收谱和上转换光谱性质,分析了玻璃中Yb3 敏化Er3 的上转换发光机制。测试了Er3 离子在不同Yb3 浓度下玻璃中的上转换荧光强度,得到最佳的掺杂质量比Er3 ∶Yb3 =1∶6。计算了在980 nm激发下Er2O3质量分数为0.5%和Yb2O3质量分数为3.0%的Er3 /Yb3 共掺B46G44N10玻璃的绿光上转换效率为2.27×10-4。比较了不同基质材料玻璃的上转换效率,结果表明B46G44N10玻璃是一种良好的上转换基质材料。     

Cu掺杂对ZnO量子点光致发光的影响

通过溶液法合成了Cu掺杂ZnO量子点。X射线衍射(XRD)和高分辨电子透射电镜(HRTEM)图像显示Cu掺杂ZnO量子点具有六角纤锌矿结构,晶粒大小为4～5nm。Cu掺杂抑制了ZnO量子点颗粒长大。室温光致发光(PL)谱观察到紫外带边和可见区两个发射峰。随着Cu掺杂浓度的增大,紫外荧光峰位发生缓慢红移,由366nm移到370nm;可见区发射峰位发生蓝移,由525nm移到495nm;同时,两个发射峰强度降低。光谱结果表明:Cu的掺入,一方面抑制表面与O空位有关的缺陷,在495nm出现了与Cu1+有关的发射峰;另一方面,Cu离子掺入ZnO量子点引入一些非辐射中心,降低了自由激子发射。     

980nm激发下YLiF_4∶Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)中的能量传递过程

利用水热法合成了YLiF4∶Er3 ,Tm3 ,Yb3 ,其中Er3 、Yb3 和Tm3 的摩尔分数分别为2%、1.5%和2%。在这种共掺杂体系中,在980nm光的激发下,材料的上转换发光为白光,发光峰不仅分别位于665nm(651nm)、552nm(543)、484nm和450nm处,并在648nm处还观察到了一个发光峰,其中最强的发射为红光。蓝光主要来源于Tm3 的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Er3 的4S3/2和2H11/2到基态4I15/2的跃迁,红光既来源于Tm3 的1G4→3F4的跃迁,也来源于Er3 的4F9/2→4I15/2的跃迁。不同发射对应的激发光谱略有不同,当用不同波长光激发时,得到的发光不同,由此证明了Tm3 和Er3 之间存在能量传递,并且这种能量传递增强了红光的发射,降低了绿光的发射。     

Er2O3掺杂对BaTiO3陶瓷介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Er2O3的BaTiO3陶瓷。测试结果表明,掺杂Er2O3能降低BaTiO3陶瓷的电阻率,且在开始时其电阻率随着掺杂量的增大而升高,在掺杂x(Er2O3)=0.003(摩尔分数)时电阻率最高,然后随掺杂量的升高而降低,在掺杂x(Er2O3)=0.007时电阻率最低,从纯BaTiO3陶瓷的2.6 TΩ.m下降为18 GΩ.m,此变化规律有异于La,Ce,Nd,Sm等稀土元素掺杂的规律。掺杂Er2O3使BaTiO3陶瓷的介电性能发生明显变化,掺杂x(Er2O3)为0.001和0.002时,可改善BaTiO3陶瓷的介电性能和频率特性,具有较好的频率稳定性。掺杂Er2O3使BaTiO3陶瓷的居里温度升高为130.9℃,交流电导随着温度的升高而增大,并在居里温度点附近达到最大。     

三基色量子点的制备与白光的实现

采用化学溶液方法,以乙基黄原酸盐作为壳层前驱体,制备了红绿蓝三色发光的CdSe/ZnS核壳量子点.以乙基黄原酸锌为前驱体形成ZnS壳层包覆CdSe核量子点,通过调节反应温度与反应气氛等条件获得了发绿光(542nm)及蓝光(483nm)的核壳量子点.以乙基黄原酸镉和乙基黄原酸锌分别作为壳层CdS及ZnS的前驱体制备了发红光(612nm)CdSe/CdS/ZnS核/多壳结构量子点.紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及透射电镜研究结果表明,通过条件调节,温度较低时(约230℃)注入乙基黄原酸锌后量子点发光峰出现红移,而温度较高时(约260℃)则发生蓝移.通过不同发光颜色的量子点的混合实现了三基色白光.     

1.55 μm波段聚合物光波导放大器的研究

合成了铒镱共掺的三元配合物［Er1/2Yb1/2(HFA)3(TPPO)2］,并将其掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,制备了铒镱共掺的聚合物光波导有源材料,对材料的吸收、发射特性进行了表征。在980 nm抽运光激发下,该配合物在1535 nm波长处的荧光半峰全宽为80 nm。针对该材料,建立了980 nm抽运光激发下的原子速率方程和光功率传输方程,理论计算了铒离子掺杂浓度、重叠积分因子、信号光发射截面等参数对铒镱共掺聚合物光波导放大器性能的影响。计算表明,当材料中铒离子的掺杂浓度为0.3×1020 cm-3时,在2 cm长的波导中可获得1.87 dB的光增益。     

激光波长对镁钌铁铌酸锂的全息存储性能影响

在生长Fe∶LiNbO3熔体中掺进摩尔分数x(Ru2O3) =0.1％和x(MgO)=1％、3％、7％,用提拉法生长镁钌铁铌酸锂(Mg ∶ Ru∶Fe∶LiNbO3)晶体.通过二波耦合光路,分别以红光(632.8 nm)、绿光(532 nm)和蓝光(476 nm)为光源测量晶体的全息存储性能.实验结果表明,在476 nm下,Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3晶体全息存储性能随着Mg离子掺杂浓度的增加而呈现逐渐增强的趋势,与其在红光和绿光下不同.研究了Mg离子掺杂浓度的增加使Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3晶体的蓝光全息存储性能增强的机理.     

双粒度CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜的反射式荧光温度传感器

设计了一种双粒度CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜的反射式荧光温度传感器。以发射波长分别为540nm和610nm的CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜作为核心器件,研究了其光致发光光谱的峰值波长、量子点带隙、峰值强度和自参考光谱强度等参量随温度的变化特性。结果表明,在30~100℃的测量范围内,掺杂量子点薄膜的光致发光光谱峰值强度随着温度的增加而逐渐减小;峰值波长、量子点带隙和自参考光谱强度与温度均呈线性关系;峰值强度与温度呈指数规律关系;证明了自参考光谱强度在升温与降温的过程中具有较好的稳定性;峰值波长随温度升高出现红移,平均灵敏度可达到0.055nm/℃。     

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。     

KSrPO_4:Eu~(3+)红色发光材料的制备及性能研究

采用高温固相合成工艺制备了KSrPO4:x Eu3+红色发光材料,通过X射线衍射、荧光光谱、量子效率仪、封装对发光材料的晶体结构及发光特性进行了研究。XRD表明KSrPO4晶体结构并没有随着Eu3+的掺入而发生变化;荧光光谱表明KSrPO4:Eu3+在394 nm处存在最强激发峰,发射光谱最强发射峰为612nm;量子效率研究表明随着Eu3+掺杂量的增加,量子效率先增后降,在Eu3+掺杂量x=0.04时,量子效率存在最大值51%;封装光源的显色指数为83,色温3497 K,并且随着电流的变化色坐标(X,Y)基本保持不变,因此,KSrPO4:Eu3+红色发光材料作为近紫外激发的红色发光材料具有一定的潜力。     

Yb∶FAP晶体的生长及光谱性能

应用中频感应提拉法生长出不同掺杂浓度的Yb∶FAP激光晶体。运用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定了Yb3+离子在Yb∶FAP晶体中的分凝系数约为0.03。随着晶体的生长,晶体中Yb3+离子的轴向浓度逐渐增大。研究Yb∶FAP晶体在77 K和300 K温度下的吸收光谱发现,振动谱的变化主要是由电子-声子近共振耦合作用引起的。系统地研究了不同Yb3+离子掺杂浓度Yb∶FAP晶体的吸收光谱和荧光光谱。通过吸收光谱的测量计算了晶体的吸收截面。Yb∶FAP晶体在904 nm和982 nm处存在Yb3+离子的两个吸收带,适合激光二极管抽运。