YF3：Yb^3＋,Er^3＋纳米上转换发光材料的制备与表征

以Y2O3、Er2O3、Yb2O3和不同氟源（NaBF4、NaF和NH4F）为原料,利用PEG-2000辅助的水热法合成出不同形貌的YF3：Yb^3＋,Er^3＋纳米上转换发光材料,考察了不同反应时间和不同氟源对样品形貌和晶相的影响。SEM照片表明：不同的反应时间和不同氟源对YF3：Yb^3＋,Er^3＋纳米粒子的形貌和尺寸影响较大。XRD分析表明：加NaBF4和NaF所得的样品均为正交晶系的YF3,加NH4F所得样品为立方晶系的YF3。上转换发射光谱表明：不同氟源和在不同温度下所得样品的发射光谱均可以观察到在522nm到545nm之间的绿光发射带和位于653nm附近的红光发射峰,分别对应于Er^3＋的2H11/2、4S3/2→4^I15/2跃迁和4H9/2→4^I15/2的跃迁。不同氟源所得样品的红绿光强度有所不同,随着反应时间的增加,发光强度有所增强。     

ZrF2－SiO2基质中Er^3＋在蓝／绿波段的上转换发光

为了进一步探讨稀土Er^3 掺杂材料在蓝／绿可见波段和紫外波段的上转换发光机制，制备了掺杂Er^3 的ZrF2-SiO2材料，测量了样品的吸收谱和在980nmLD激发下的上转换荧光发射谱，研究了上转换发光强度与激光泵浦功率的对数关系．分析了稀土Er^3 中4f电子跃迁的特征．证实了在980nmLD的激发下，ZrF2-SiO2：Er^3 在404nm、445nm和525nm、548nm附近的蓝／绿可见波段上转换发光过程是激发态吸收(ESA)，得到了^2H9／2→^4I15/2,^4F5/2→^4I15/2蓝光三光子过程和^4S3/2→^4I15/2,^2H11/2→^4I15/2绿光双光子过程上转换发光机制。     

掺Er^3＋镓磷酸盐玻璃的光学性质

利用熔融淬火法制备了摩尔分数为40．8Ga2O3-58．0NaPO3-1．2Er2O3掺Er^3＋镓磷酸盐玻璃,测试并研究了样品中Er^3＋的吸收光谱、1．5μm发射光谱,根据Judd-Ofelt理论计算了Er^3＋离子强度参量Ωt（t=2,4,6）及自发辐射概率、荧光分支比、自发辐射寿命．结果表明,Er3＋1．5μm发射光谱半峰全宽达到40nm．同时,利用McCumber方法计算了Er^3＋4 I13／2→^4I15／2跃迁的受激发射截面,峰值达到6．10×10^-21cm^2,测定了Er^3＋4I13／2能级荧光寿命为4．88ms,^4I13／2能级量子效率为56．3％．     

上转换材料LiLa（MoO4）2：Yb^3＋，Er^3＋（Tm^3＋）的制备及其光谱性质测定

采用溶胶-凝胶法制备了上转换材料LiLa（MoO4）2：Yb^3＋,Er^3＋（Tm^3＋）,并对其进行了X射线衍射分析以及荧光光谱测定．在980nm红外激光器激发下,LiLa（MoO4）2：Yb^3＋,Er^3＋发出波长为530nm和550nm的绿色可见光,而LiLa（MoO4）2：Yb^3＋,Tm^3＋发出波长为475nm的蓝色可见光．对Yb^3＋／Er^3＋和Yb^3＋／Tm^3＋双掺体系的上转换发光机理进行了探讨,其中Er^3＋发出绿色上转换光的过程为双光子过程,而Tm^3＋发出蓝色上转换光的过程为三光子过程。     

燃烧法制备Yb3+/Er3+共掺杂CeO2纳米粉及其上转换发光特性研究

采用燃烧法制备了Yb3+/Er3+共掺杂CeO2纳米晶发光粉末,并通过改变稀土硝酸盐和甘氨酸的比例对合成样品的颗粒度进行控制。通过X射线衍射及扫描电镜对所得粉体进行了检测,分析其微观结构及形貌特征;并对样品在980 nm激光激发下的上转换发光特性进行了研究。结果表明,nG/nN=0.36,退火温度为1 000℃时,所得样品结晶最好,晶粒尺寸约为50 nm;掺杂物质的量分数为3%Er3+时,粉体的上转换发光效果最好;当Yb3+的物质的量浓度为10%且Er3+的物质的量浓度为3%时,所得CeO2:Yb3+/Er3+纳米晶粉体获得的上转换发光效果最好;用980 nm激发光源激发CeO2基质时,可观测到峰值位于525,545,557,654和674 nm的上转换发光,其中525 nm处被识别为2H11/2→4I15/2跃迁,545,557 nm处为4S3/2→4I15/2跃迁,654,674 nm处为4F9/2→4I15/2跃迁。     

应用于白光显示的碲酸盐玻璃上转换发光特性

用高温熔融法制备了Tm3+/Er3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-La2O3)样品,测试了玻璃样品的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机理。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可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(525、546 nm)和蓝光(475 nm)三基色上转换发光,分别对应于Er3+的4F9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和Tm3+的1G4→3H6能级跃迁;随着Yb3+掺杂含量和泵浦功率的增加,样品的上转换发光强度都得到了一定程度的提高;通过调整稀土掺杂的浓度,得到了接近于标准白光(EE)发射。     

不同分散剂对制备YAG：Ce^3＋荧光粉结构和性能的影响

分别用乙二醇和聚乙二醇作为分散剂,采用络合凝胶法合成YAG：Ce^3＋荧光粉．利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光分光光度计对合成的荧光粉进行分析．XRD图谱显示所有的荧光粉均为立方相．采用Scherrer公式分别计算以乙二醇和聚乙二醇为分散剂制备的荧光粉的平均粒径：27．1nm和25．0nm．发射光谱的发射峰为530nm处的一个宽带发射峰,对应的是Ce^3＋离子5d→4f跃迁;激发光谱有2个激发峰,分别位于345nm和470nm,对应的是Ce^3＋离子^2F5/2→5d和^2F7/2→5d的跃迁．光谱研究结果表明：采用乙二醇制备的样品的发光相对强度大于用聚乙二醇制备的样品的发光相对强度．     

ZrF2-SiO2基质中Er3+在蓝/绿波段的上转换发光

为了进一步探讨稀土Er3+掺杂材料在蓝/绿可见波段和紫外波段的上转换发光机制,制备了掺杂Er3+的ZrF2-SiO2材料,测量了样品的吸收谱和在980 nmLD激发下的上转换荧光发射谱,研究了上转换发光强度与激光泵浦功率的对数关系.分析了稀土Er3+中4f电子跃迁的特征.证实了在980 nmLD的激发下,ZrF2-SiO2:Er3+在404 nm、445 nm和525 nm、548 nm附近的蓝/绿可见波段上转换发光过程是激发态吸收(ESA),得到了2H9/2→4I15/2、4F5/2→4I15/2蓝光三光子过程和4S3/2→4I15/2、2H11/2→4I15/2绿光双光子过程上转换发光机制.     

One new photon avalanche phenomenon of Er^3＋ at 976 nm excitation

A photon avalanche phenomenon was observed in Er^3＋ and Li^ ＋ eodoped ZnO nanocrystals at room temperature under excitation around 976 nm. When the excitation power was over 120 mW/mm^2 , we found that the upconversion of red emission was generated by a four-photon absorption process and might be caused by intense interaction between neighboring Er^3 ＋ ions ： ^4 F7/2 ＋ ^4 I11/2 → 2^4 F9/2. When the excitation power was over the threshold of 240 mW/mm^2, the green emission avalanche upconversion was generated through an excitedstate absorption process ： ^4 F9/2 ＋ photon →^2 H9/2. The study extends the knowledge of this ion to a wider range of upconversion application.     

机械力化学法合成SrZnO2：Sm^3＋及发光性能

采用机械力化学法与热分解相结合的方法合成了SrZnO2：Sm^3＋粉体。用热重一差热（TG—DSC）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、荧光（FL）对样品进行了结构、形貌及发光性能表征。结果表明,样品粒径为100—300nm,在409nm波长激发下,样品发红光,发射主峰为606nm,对应于Sm^3＋离子的^5G5／2→^6H2/2跃迁,并且研究了Sm^3＋的最佳掺杂浓度,其浓度较低仅为1．0％。     

掺Er3+重金属氧氟锗酸盐玻璃的上转换发光研究

研究了Er3+掺杂重金属氧氟锗酸盐玻璃的吸收光谱、上转换光谱和拉曼光谱,分析了重金属氧氟锗酸盐玻璃中Er3+的上转换发光机理.结果表明通过975 nm的激光二极管激发,在室温下同时观察到强烈的绿光(529 nm和551 nm)和红光(657 nm)发射,分别是由于Er3+离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁,并且均为双光子吸收过程.拉曼光谱研究表明氟离子在玻璃网络中具有重要作用.     

Infrared-to-green upconversion properties of Er^3＋/Yb^3＋ co-doped TeO2-TiO2-K2O glasses upon excitation with 976 nm lasers diode

The energy transfer and upconversion of Er^3＋/Yb^3＋ co-doped TeO2-TiO2-K2O glasses upon excitation with 976 nm lasers diode were studied. The tellurite glasses were prepared by conventional melting methods. Their optical properties and sensitization upconversion spectra were performed. The dependence of green upconversion lu- minescence intensity on the mole ratio of Yb^3＋ to Er^3＋ and Er^3＋ concentration were discussed in detail. When the mole ratio of Yb^3＋ to Er^3＋ is 25/1 and Er^3＋ concentration is 0.1% （mole fraction）, or when the mole ratio of Yb^3＋ to Er^3＋ is 10/1 and Er^3＋ concentration is 0.15 %, the optimal upconversion luminescence intensity is obtained. The obtained glasses can be one of the potential candidates for lasers-diode pumping microchip solid-state lasers.     

Y2O3:Yb,Er纳米材料的制备及上转换发光研究

利用柠檬酸络合溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备Y2o3:Yb,Er纳米上转换材料.通过改变掺杂元素Yb,Er的比例和焙烧温度,在980nm的红外光激发下,观察研究氧化物颗粒的发光性质.通过研究可知,该粉体在980nm半导体激光器激发下发出绿色和红色的上转换荧光,分别对应于Er3+离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁.     

平面光波导放大器用掺Er3+磷碲酸盐玻璃的研究

制备并研究了掺Er3+磷碲酸盐玻璃的热力学稳定性、吸收光谱、荧光光谱、Raman光谱和上转换发光性能.应McCumber理论计算了Er3+离子从能级4I13/2到能级4I15/2跃迁的受激发射截面并分析了掺Er3+磷碲酸盐玻璃带宽特性和上转换发光性能.结果表明由于五氧化二磷的加入碲酸盐玻璃的各项性能参数都有所变化,掺Er3+磷碲酸盐玻璃具有较高的热稳定性、较好的带宽特性,同时上转换发光得到了较好的抑制,这说明其是一种优良的宽带平面光波导放大器的潜在的基质材料.     

红色荧光粉Ca2SiO3Cl2：Eu^3＋,Li^＋的制备与发光特性研究

采用高温固相法合成了Ca2SiO3Cl2：Eu^3＋红色荧光粉,并对其发光性质进行了研究.在Ca2SiO3Cl2：Eu^（3＋）体系中观察到Eu^3＋的特征发射谱线,发射光谱有5个主要荧光发射峰,峰值波长分别为583 nm,598 nm,620 nm,658 nm和692 nm,分别对应^5D0～^7F0,^5D_0～^7F1,^5D_0～^7F_2,^5D0～^7F3和^5D0～^7F4的跃迁是典型的Eu^3跃迁.进一步研究了发光强度随Eu^3＋浓度的变化规律,没有发现明显的浓度淬灭现象.采用Li^＋作为电荷补偿剂和共激活剂可以大幅度提高发光强度.实验结果表明,Ca2SiO3Cl2：Eu^3＋是一种适用于UVLED激发的白光LED的红色荧光粉.     

微乳液水热法制备NaYF4:Yb,Er上转换发光材料

采用微乳液水热法制备了NaYF4:Yb3+,Er3+的上转换纳米氟化物,粉末X-射线衍射(XRD)图显示:反应时间在48h以内,NaYF4:Yb3+,Er3+纳米粒子产物并非NaYF4的单一相。水热时间延长到72h时,所得产物与PDF#28-1192相吻合,表明产物转变为单一的β-NaYF4。扫描电镜分析结果表明,NaYF4:Yb3+,Er3+纳米粒子随反应时间增加由立方相过渡为六方相,粒径大约在150-160nm。近红外荧光和上转换荧光光谱研究发现,下转换光谱最强发射峰位于1540 nm(对应于4I13/2—4I15/2);Yb3+(c/mol):Er3+(c/mol)=3:1时上转换发射中心分别在523nm、538nm和655nm(分别对应2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁)。通过分析上转换发光机理,发现无论绿光发射还是红光发射均为双光子过程。     

Eu^3＋掺杂TiO2发光薄膜制备及其发光性能

为了寻找实用、廉价、性能良好的TiO2∶Eu3＋发光薄膜,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2∶Eu3＋纳米发光薄膜.通过原子力显微镜与PL、PLE对样品薄膜的表面形貌和发光光谱进行了表征.研究结果表明：800℃退火的样品薄膜表面起伏不平,无开裂,且颗粒大小比较均匀,表面起伏度约为32nm,用540nm激发光源对800℃退火的TiO2∶Eu3＋发光薄膜进行激发时,样品显示出强红光发射,对应于Eu3＋的5 D0→7F2超灵敏跃迁;且荧光强度随着烧结温度的升高先增强再减弱,800℃时达到最大值,表明存在最佳的热处理温度.     

（Y1-y,Gdy）3-xAl5O12：Cex^3＋荧光粉的合成与发光性能的研究

用高温固相法在还原气氛下制备掺Gd的YAG：Ce^3＋荧光粉,并用X射线衍射分析测定（Y1-y,Gdy）2.94A l5O12：Ce0.06^3＋荧光粉的晶体结构,用970CRT荧光分光光度计测定激发光谱和发射光谱.研究Ce^3＋的不同掺入量对YAG：Ce^3＋荧光粉的发光性能的影响.结果表明,合成样品的结构属于立方形的钇铝石榴石晶体结构.激发峰位于475 nm处,归属于Ce^3＋的4 f到5d跃迁,发射峰位于542 nm处,归属于Ce^3＋的5d到4 f跃迁.     

Er3+-Yb3+共掺钡镓锗玻璃上转换发光研究

研究了Er3+-Yb3+共掺钡镓锗玻璃的吸收光谱和上转换光谱.分析了Yb3+离子浓度变化对玻璃光谱性能及对稀土离子间能量转移效率的影响,探讨了铒镱共掺钡镓锗玻璃的上转换发光机制.结果表明玻璃的紫外截止波长在280 nm附近.采980 nm LD激发玻璃样品,在室温下观察到强烈的上转换绿光和红光发射.随着Yb3+离子浓度的增加,上转换红光和绿光发射均增强,而Yb3+对Er3+离子的能量转移效率呈先升高后降低的趋势.当Yb3+浓度为3 mol%时,Yb3+-Er3+的能量转移效率达到最大值83%.能量分析表明980 nmLD激发产生的上转换绿光主要源于Er3+离子4I11/2能级和Yb3+离子2F5/2能级之间的能量转移过程;而红光发射主要源于Er3+离子4I13/2能级与Yb3+离子2F5/2能级之间的能量转移过程.     

Sm3+掺杂BaCeO3基发光材料的制备及发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了BaCeO3:Sm3+红色荧光粉,用XRD和FL分析表征了样品的结构及发光性能。研究了Sm3+掺杂量和电荷补偿剂对其发光性能的影响。所得样品为立方晶系,荧光光谱测试结果表明:Sm3+掺杂的BaCeO3在紫外波段有两个吸收带,分别位于258nm和353nm,对应于O2-→Sm3+和O2-→Ce4+电荷迁移带;BaCeO3:Sm3+在紫外波长353nm的激发下发射出Sm3+的特征光谱,其发射峰分别位于572nm、615nm和656nm处,与Sm3+的4 G5/2→6 HJ(J=5/2,7/2,9/2)电子跃迁相对应,样品发出强烈的橙红光。Sm3+的最佳摩尔掺量为0.4%,其浓度猝灭机理是Sm3+之间的离子交换作用。共掺电荷补偿剂Li+之后,BaCeO3:Sm3+的发光强度有着很大程度的提高,当Li+摩尔浓度为12%时,其发光强度达到最大。