直流电弧放电法制备Er~(3+)-Yb~(3+):Al_2O_3纳米粒子的上转换发光特性研究

采用直流电弧放电法成功制备了粒度约60nm的Er3+-Yb3+共掺杂Al2O3纳米粒子.通过978nm激光二极管(LD)激发,获得位于526,547nm的绿色和677nm的红色上转换发光,分别对应于Er3+的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁.退火对于样品的上转换发光具有较大影响:退火前,红色发光明显,退火后则以绿色发光为主.(ErYb)3Al5O12和α-(Al,Er,Yb)2O3混合相中增强的激发态吸收4I11/2+光子→4F7/2和能量传递2F5/2(Yb3+)+4I11/2(Er3+)→2F7/2(Yb3+)+4F7/2(Er3+)过程导致绿色上转换发光显著增加.绿色和红色上转换发光过程均为双光子上转换吸收.结果表明直流电弧放电法是一种极具发展潜力的光学材料制备方法.     

Up-conversion luminescence of Er^3＋ doped and Er^3＋/Yb^3＋ co-doped YTaO4

The synthesis and up-conversion luminescent properties of YTaO4：Er^3＋ and YTaO4：Er^3＋/Yb^3＋ are reported for the first time. According to the measurement results of up-conversion spectra, Yb^3＋ co-doping can remarkably enhance the green （^2H11/2/^4S3/2→^4I15/2） and red （^4F9/2→^4I15/2） emissions, but depress the infrared emission （^4I9/2→^4I15/2）. With the increase of the Yb^3＋ concentration, the intensity of green emission increases, after that, when the Yb^3＋ concentration increases continuously, the intensity of green emission decreases, while those of the red and infrared emissions increase and decrease alternately. In addition, the up-conversion mechanisms of Er^3＋ doped and Er^3＋/Yb^3＋ co-doped YTaO4 are also discussed. It is found that the transform of up-conversion mechanism from two-step energy transfer to cooperating sensitization takes place when Yb^3＋ concentration is increased up to 12 mol%. With the further increase of Yb^3＋ concentration, the energy-back-transfer gradually becomes the dominant up-conversion mechanism, which results in the quenching of the green emission and slight increasing of the red and infrared emissions.     

Effects of Yb^3＋ codoping on visible and near infrared emissions of Er^3＋-Yb^3＋ codoped Al2O3 powders by the sol-gel method

The 0.1 mol% Er^3＋ and 0-2 mol% Yb^3＋ codoped Al2O3 powders were prepared by the sol-gel method, and the phase structure, including only two crystalline types of doped Al2O3 phase, γ-（Al,Er, Yb）2O3 and θ-（Al,Er, Yb）2O3, was detected at the sintering temperature of 1000℃. The visible and near infrared emissions properties depended strongly on the Yb^3＋ codoping, and the corresponding maximal peak intensities centered at about 523, 545, 660 and 1533 nm were obtained respectively for the 0.1 mol% Er^3＋ and 0.5 mol% Yb^3＋ codoped Al2O3 powders, which were composed of θ-（Al,Er,Yb）2O3 and a small amount of γ-（Al,Er, Yb）2O3 phases. The two-photon absorption process was responsible for the visible up-conversion emissions, and the one-photon absorption process was involved in the near infrared emissions of the Er^3＋-yb^3＋ codoped Al2O3 powders.     

Tm（0．1）Yb（5）：FOV纳米相氟氧化物玻璃陶瓷的紫外和可见上转换发光

研究了在975nm半导体激光激发下纳米相氟氧化物玻璃陶瓷Tm（0．1）Yb（5）：FOV里Yb^3＋敏化Tm^3＋的紫外和可见上转换发光．发现了位于363．6nm的一条紫外上转换发光线,它是Tm^3＋离子的^1D2→^3H6的荧光跃迁．还发现了位于450．7nm,（477．0,462．5nm）,648．5nm,（680．5,699．5nm）和（777．2,800．7nm）的几条上转换发光线,它们是Tm^3＋离子的^1D2→^3F4,^1G4→^3H6,^1G4→^3F4,^3F3→^3H6和^3H4→^3H6的荧光跃迁．通过对上转换发光强度F随975nm抽运激光功率P改变详细地测量和分析证实了^1D2能级的上转换发光部分是五光子上转换发光,而^1G4能级和^3H4能级的上转换发光则是三光子和双光子上转换发光．初步的理论分析建议^1D2能级的上转换发光机理部分是Tm^3＋离子之间{^3H4（Tm^3＋）→^3F4（Tm^3＋）,^1G4（Tm^3＋）→^1D2（Tm^3＋）}和{^1G4（Tm^3＋）→^3F4（Tm^3＋）,^3H4（Tm^3＋）→^1D2（Tm^3＋）}的交叉能量传递,而^1G4能级和^3H4能级的上转换发光机理则是Yb^3＋离子到Tm^3＋离子的 {^2F5/2（Yb^3＋）→^2F7/2（Yb^3＋）,^3H4（Tm^3＋）→^1G4（Tm^3＋）→^1G4（Tm^3＋）}和{^2F5/2（Yb^3＋）,^3F4（Tm^3＋）→^3F2（Tm^3＋）}的相继的能量传递。     

YF3:Yb3+,Er3+纳米簇的蓝绿色上转换发光

通过水热法合成了YF3∶Yb3+,Er3+纳米簇,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对簇状结构进行观察,研究其上转换发光性质.结果表明,样品在978 nm LD激发下,具有很强的蓝色(4F5/2→4I15/2和2P3/2→4I11/2)和绿色(4S3/2,2H11/2→4I15/2)上转换发射光;样品的上转换发光强度随激发功率的不同而变化,表明绿色、蓝色上转换发光分别属于双光子和三光子能量传递过程.     

一种Er3+/Yb3+共掺锗碲铋钾玻璃的光谱性质

用熔融法制备了Er3 /Yb3 共掺TeO2-GeO2-B i2O3-K2O玻璃样品,对玻璃进行了差热分析并测试了玻璃的吸收光谱和上转换光谱.应用Judd-Ofelt理论计算了Er3 /Yb3 共掺锗碲铋钾玻璃的3个强度参数,及Er3 各能级的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数.通过977 nm的激光二极管抽运,在室温下同时观察到绿色(522和546 nm)和红色(658 nm)的荧光发射,分别是由于Er3 自2H11/2→4I15/24、S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁而产生.强烈的绿光和红光发射均来源于双光子吸收过程.     

SDS包裹的YF3∶Yb3+/Er3+纳米晶的制备及荧光性质研究

在乙醇和乙二醇的混合溶剂中,用溶剂热法,150℃条件下,反应24h制备了YF3∶Yb3+/Er3+纳米晶(JCPDS号为74-0911),并一步制备出YF3∶Yb3+/Er3+@SDS纳米粒子.激发光源的波长980nm,YF3∶Yb3+/Er3+@SDS纳米晶有强的上转换发光,发射峰的位置为550nm,666nm 和833nm,分别对应Er3+离子的4S3/2→4I15/2,4F9/2→4I15/2和4S3/2-→4I13/2跃迁.     

Er^3＋/Yb^3＋共掺杂DFB光纤激光器的输出特性

介绍了Er^3＋/Yb^3＋共掺杂的能级模型,分析了Er^3＋和Yb^3＋之间能量传递的过程,在此基础上引入传输矩阵的模型,在计算Er3＋离子转换率的基础上,模拟了Er^3＋/Yb^3＋共掺杂DFB光纤激光器的输出特性,并且比较了泵浦光功率、损耗和光纤光栅长度对激光器输出功率的影响。     

Near-infrared to visible up-conversion emissions of Er^3＋ doped Al2O3 powders derived from the sol-gel method

The Er3 doped Al2O3 powders were prepared by the sol-gel method using the aluminium isopropoxide [Al(OC3H7)3]-derived Al2O3 sols with addition of the erbium nitrate [Er(NO3)3.5H2O]. The different phase structure, including three crystalline types of (Al,Er)2O3 phases, γ, θ, α, and two Er-Al-O phases, ErAlO3 and Al10Er6O24, was obtained with the 1 mol% Er3 doped Al2O3 powders at the different sintering temperatures of 600―1200℃. The green and red up-conversion emissions centered at about 523, 545 and 660 nm, corresponding respectively to the 2H11/2, 4S3/2→4I15/2 and 4F9/2→4I15/2 transitions of Er3 , were detected by a 978 nm semiconductor laser diodes excitation. The phase structure and OH content had evident influence on the up-conversion emissions intensity. The maximum intensities of both the green and red emissions were obtained respectively for the Er3 doped Al2O3 powders sintered at 1200 ℃, which was composed mainly of α-(Al,Er)2O3, less of ErAlO3 and Al10Er6O24 phases, and with the least OH content. The two-photon absorption up-conversion process was involved in the green and red up-conversion emissions of the Er3 doped Al2O3 powders.     

980nmLD激发下YAG：Yb^3＋,Ho^3＋纳米晶粉体的上转换发光

以稀土氧化物、硝酸铝为原料,采用溶胶-凝胶法合成了钇铝石榴石（Y3Al5O12,YAG）纳米晶粉体。采用X射线衍射（XRD）确定了1200℃煅烧后的晶体粉为纯YAG结构,无杂质相,晶体尺寸约为90 nm;该粉体在波长为980 nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为547 mm的绿色上转换荧光,对应于Ho离子的^5F4→^5I8的跃迁。发光强度和激发功率关系的研究揭示其为双光子过程,能量传递和激发态吸收是上转换发光的主要机制。     

NaGdF4：Eu^3＋的水热合成、相变与发光性质

用水热法制备了NaGdF4：Eu3＋（0.5 mol%）发光材料,并研究了退火温度对NaGdF4：Eu3＋的结构和发光性质的影响。X-射线粉末衍射（XRD）结果表明：水热合成得到六方相的NaGdF4,在空气氛的条件下,NaGdF4从六方相到立方相的相转变温度为～650℃.扫描电镜（SEM）的结果显示：具有六方相结构的NaGdF4：Eu3＋发光材料的粒径为200～300nm.荧光光谱（PL）的结果表明：具有六方相结构的NaGdF4：Eu3＋粉末样品的特征发射为Eu3＋5 D0→7F2（615nm）跃迁发射。     

掺杂导致的Al_2O_3：Er~（3＋）的荧光发射的增强效应

通过先沉淀后退火法合成了Al2O3：Er3＋荧光粉,研究了980nm激光激发下Al2O3：Er3＋荧光粉的光致发光性质。为了增强Al2O3：Er3＋荧光粉的荧光强度,Ba2＋,Ca2＋,Sr2＋,Mg2＋四种离子被掺杂进入了这种荧光粉中。结果了发现,掺杂后的Al2O3：Er3＋荧光粉的荧光强度大幅度增加。     

La2O3:(Yb3+,Er3+)纳米材料和体相材料上转换发光性质的研究

分别用燃烧法和固相法制备了La2O3:(Yb3,Er3)纳米材料和体相材料,研究了它们的上转换发光性质.在980 nm LD的激发下,体相材料以550 nm左右的绿色上转换发射为主,而纳米材料以红色上转换为主.在相同的测量条件下,La2O3:(Yb3,Er3)纳米材料的上转换发光效率低于相应的体相材料,这是由于纳米材料...     

稀土掺杂CaYF2纳米材料的合成及其光学性质研究

采用热分解法合成了一系列Ca/RE(mol)比例及掺杂浓度不同的CaYF2:RE(RE=Yb3+,Er3+)上转换纳米发光材料,在980nm红外激光照射下,肉眼可观察到明亮的黄、绿色上转换发光.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、荧光光谱仪对样品进行表征.结果表明,Ca/RE(mol)比例为3,Yb3+和Er3+掺杂浓度分别为20%、2%(mol)时得到发光性能较好的立方相CaYF2:Yb,Er上转换纳米材料.980nm红外光激发下,Yb3+和Er3+共掺的CaYF2:Yb,Er发出分别来自于Er3+的2 H9/2→4I15/2跃迁的蓝光、2 H11/2,4S3/2→4I15/2跃迁的绿光和4F9/2→4I15/2跃迁的红光发射,且Er3+的红、绿光发射均为双光子过程,蓝色发光为三光子过程.     

微片结构Gd3GaO6：Eu3＋荧光粉的合成及其发光特性

以柠檬酸为燃烧剂,乙二醇为分散剂采用燃烧固相法制备Gd3GaO6：Eu3＋新型荧光粉．利用X线粉末衍射、扫描电镜和荧光光谱分别对热处理后产物的结构、形貌和发光性能进行表征．结果表明：700℃燃烧10min并在1200℃热处理5h即可获得产物Gd3GaO6：Eu3＋,其空间点群为P21（4）,形貌为微米片结构;产物的特征发射峰来自于Eu3＋的5D0→7FJ（J=1,2,3,4）跃迁,其中在616nm处发射最强,为Eu3＋的。5D0→7F2的特征红色发射;宽激发带主要来自于O2-→Eu3＋的荷移跃迁吸收．该产物是一种性能优良的红色荧光粉．     

高温固相法制备CaCO3:Eu3+,K+红色荧光粉的研究

采用高温固相法制备红色稀土荧光粉CaCO3：Eu3＋,K＋,并对样品的煅烧温度、结构和荧光性能进行研究。XRD、荧光光谱、FT—IR和Ram811光谱分析表明,当煅烧温度在560℃以上时,样品的主晶相为三角晶系的方解石结构,掺杂Eu3＋和K＋离子分别作为激活剂和敏化剂进入到基质CaCO3的晶格中;煅烧温度的升高有利于提高样品的发光强度;Eu3＋离子在基质中表现出自身的特征电子拉曼跃迁7F0→FJ（J=3,4）;样品的最大激发波长位于272呦处,对应于O2--Eu3＋的电荷迁移跃迁（CTB）;发射峰由’D。一7DJ（J=0—4）的跃迁形成,其中以电偶极跃迁5D0→7F2（610nm）为主,样品在紫外光激发下可以产生强的红色发光,并且Eu“离子处于非对称中心的格位上。     

Pr3＋对CaBi4Ti4O15：Eu3＋发光性能的影响

本文研究了采用传统的高温固相反应法所合成的CaBi4Ti4O15：Eu3＋荧光粉的微观结构及光学性质。通过X射线衍射仪和扫描电镜分析了荧光粉的物相及其显微结构,并利用荧光光谱仪测试了CaBi4Ti4O15：Eu3＋荧光粉的激发和发射光谱。当样品采用465nm的蓝光激发时,其主发射峰位于594nm和615nm处,分别对应于^5D0→^7F1,^5D0→^7F2的辐射跃迁。研究了Eu3＋离子浓度对发光性能的影响,在其掺杂浓度为0．20mol％时达到最大值。最后,研究了Pr3＋离子对CaBi4Ti4O15：Eu3＋荧光粉发光性能的影响。实验结果表明,适量的掺杂Pr3＋离子可以提高产品的发光性能。     

980 nmLD激发下YAG:Yb3+,Ho3+纳米晶粉体的上转换发光

以稀土氧化物、硝酸铝为原料,采用溶胶-凝胶法合成了钇铝石榴石（Y3Al5O12,YAG）纳米晶粉体。采用X射线衍射（XRD）确定了1200℃煅烧后的晶体粉为纯YAG结构,无杂质相,晶体尺寸约为90 nm;该粉体在波长为980 nm的半导体激光器激发下发射出中心波长为547 mm的绿色上转换荧光,对应于Ho离子的^5F4→^5I8的跃迁。发光强度和激发功率关系的研究揭示其为双光子过程,能量传递和激发态吸收是上转换发光的主要机制。     

La2O3：Tb^3＋纳米晶的燃烧法制备及其光致发光性质

采用柠檬酸燃烧法制备稀土Tb^3＋掺杂的La2O3纳米晶。并用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和荧光分光光度计对La2O3：Tb^3＋纳米晶的结构、形貌和发光性能进行分析．结果表明,不同柠檬酸与稀土离子配比（C／M）制备的样品经800℃退火后均得到结晶性良好的六方相La2O3：Tb^3＋纳米晶,晶粒尺寸约为20nm．纳米晶的三维荧光光谱图显示,Tb^3＋在基质中的最佳激发波长为280nm,在280nm光的激发下,La2O3：Tb^3＋纳米晶产生Tb^3＋的特征发射峰,归属于5^D4-7^FJ（J=6,5,4）跃迁,主发射峰位置均在543nm处（5^D4-7^F5跃迁）．同时研究了柠檬酸与稀土离子配比（C／M）对结晶度、发光性质等的影响．     

Y_2O_3:Er,Yb纳米晶的沉淀法制备与可见-红外发光性能研究

采用共沉淀法制备了平均粒径约30nm的Y_2O_3:Er,Yb纳米晶,并对其可见-红外发光特性与体相材料的差别进行了对比.结果表明:焙烧温度的升高有利于纳米晶晶化程度增强.在980nm红外激发下,Er3+离子呈现典型的绿、红光上转换特征发射,峰位位于530,550,660nm,分别对应于2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁.同时观察到了源于Er3+离子4I13/2→4I15/2辐射跃迁的1 530nm红外发射.随焙烧温度的升高,各发射光强度随之增大.但Y_2O_3:Er,Yb纳米晶呈现明显不同于体相材料的发光特性,其红、绿光强度分支比可达19.55,是体相材料的5倍,红光色纯度优异.同时,红外发射强度亦远高于体相材料.上述结果反映出Er3+的4F9/2和4I13/2能级在Y_2O_3纳米晶中的粒子布居特征迥异于体相材料,其跃迁机制亦存在很大差别.