Ho~(3+)/Yb~(3+)和Er~(3+)/Yb~(3+)共掺氟氧化物玻璃的上转换发光

研究了Ho3+/Yb3+和Er3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃的上转换发光性质.结果表明,在980 nm近红外激光激发下,Ho3+/Yb3+和Er3+/Yb3+共掺样品都呈现了强烈的上转换红光和绿光发射.随着Ho3+和Er3+浓度的增加,红光和绿光的强度都先增大后减小,x≈0.1%时发光强度达到最大,而后逐渐减小,它们的最佳掺杂量分布在低浓度区域.上转换发光强度和激发光功率的关系表明上转换红光和绿光发射都是双光子的吸收过程.     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺新型氟氧化物玻璃上转换发光

在980nm近红外激光激发下,Tm3+/Yb3+共掺的新型氟氧化物玻璃呈现了强烈的上转换蓝光、红光和近红外光发射.随着Tm3+和Yb3+含量的增加,上转换蓝光和红光的强度都先增大后减小,它们的最佳掺杂物质的量分数分别为0.06%和3%.对上转换发光强度和激发光功率的关系进行了研究,研究表明上转换蓝光和红光发射都是三光子的吸收过程,近红外光的发射是两光子吸收过程.     

Yb~(3+),Er~(3+)和Tm~(3+)三掺YF_3/Y_2O_3纳米粉未的白色上转换发光研究

采用溶胶凝胶法,合成YF_3/Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)样品.通过TEM,XRD,Raman及荧光分光光度计对样品的形貌、物相及上转换发光进行表征.结果表明,在980nm激光激发下,Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)样品在Tm~(3+)掺杂浓度较低时,因Y_2O_3基质具有较大的声子能量,能够实现白色上转换发光.Y_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+),Tm~(3+)纳米粒子有望在白色激光器、白色荧光粉及生物医学荧光标记等方面发挥更大的作用.     

YF_3:Er~(3+)纳米纤维的制备与上转换发光性能

采用静电纺丝技术制备了PVP/[Y(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维,经过氧化焙烧得到Y2O3:Er3+纳米纤维,再通过双坩埚氟化法制得YF3:Er3+纳米纤维。通过XRD、SEM、EDS和荧光光谱分析对样品的形貌和性质进行了表征。结果表明所制得YF3:Er3+纳米纤维是纯正交相,带有空间群Pnma。YF3:Er3+纳米纤维的直径大约为(89±11)nm且分布均匀。上转换发射光谱分析显示,在980nm激发下,YF3:Er3+纳米纤维在526、543和653nm处发射出强的绿光和弱的红光,它们分别归属于Er3+的2 H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4Il5/2能级跃迁;在532nm可见光激发下,YF3:Er3+纳米纤维能够在1.52μm处产生近红外发射。随着Er3+浓度的增加,YF3:Er3+纳米纤维发光强度逐渐增大。由色坐标(CIE)图可知,YF3:Er3+纳米纤维所发射的颜色位于色坐标的绿光区。此外,还提出了YF3:Er3+纳米纤维可能的形成机理。     

Bi~(3+)/Yb~(3+)共掺GdVO_4近红外发光性能研究

使用高温固相法制备了一种新的Bi3+,Yb3+共掺杂GdVO4量子裁剪近红外发光材料,该材料在波长为250~400nm的紫外光激发下发射出很强的近红外光(900~1100nm).由于体系中Bi3+离子的引入,相对于Gd0.9Yb0.1VO4,Gd0.87Yb0.1Bi0.03VO4在989nm处的近红外发光强度提高近120%,且其激发峰也从323nm红移至341nm,整个激发谱带更宽,更有利于实际应用.由于Yb3+离子既可以利用基质中的VO3-4电荷迁移态跃迁的能量,也可以同时利用Bi3+的1S0-3P1能级跃迁传递能量,相对于目前报道的理论量子裁剪效率最高的YVO4:Bi3+,Yb3+,GdVO4:Bi3+,Yb3+无论其近红外发光强度还是可见光发光强度强度皆有提升,是一种很有希望的紫外宽带激发近红外发光材料.     

Dy~(3+)对NaLaF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Dy~(3+)双功能纳米晶的上转换发光及顺磁性调制作用

利用热溶剂法制备NaLaF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Dy~(3+)光磁双功能纳米晶。结合能级跃迁图,阐述Dy~(3+)的6FJ和6HJ系列能级与Er~(3+)之间的能量传递及由此引起的特殊光调制现象。研究结果表明:样品在波长为980nm的红外光子激发下可以发射中心波长为522nm和547nm的绿光;随着激发光功率增大,绿光发射强度也相应增强;调节Dy~(3+)的掺杂摩尔百分比,可以同时调制样品的上转换发光和顺磁特性;随着Dy~(3+)的摩尔百分比从0增加到5%,样品的522nm发光相对于547nm发光峰逐渐增强;若进一步增加Dy~(3+)的摩尔百分比到10%,其相对强度反而减弱。随着Dy~(3+)的摩尔百分比从0增大到10%,样品的顺磁性单调提升,但伴随着总体发光强度衰减。     

Tm~(3+)离子掺杂上转换发光材料的研究进展

稀土离子掺杂的上转换发光材料由于其在短波长激光器方面的潜在应用而受到了广泛关注.本文总结了稀土离子常见的几种上转换发光机制,分析了Tm3+离子在不同泵浦方式下的上转换发光及上转换发光效率对激光脉冲持续时间、敏化剂和基质成份的依赖关系,综述了Tm3+离子掺杂的上转换发光材料的研究现状,并对Tm3+离子上转换发光的研究及应用进行了展望.     

SiO_2-Bi_2O_3-BaF_2-AlPO_4玻璃掺杂Ho~(3+)/Tm~(3+)/Yb~(3+)的发光性能

以铋硅酸盐玻璃(SiO_2-Bi2O_3-BaF_2-AlPO_4)为基质,通过掺杂Ho~(3+)、Tm~(3+)、Yb~(3+)稀土离子,制备激光波长为2μm的光纤激光器。对玻璃的声子能量、物理和光学性能进行了研究,确定基质配方为50SiO_2-40Bi_2O_3-5BaF_2-5AlPO_4(SBBA,其中化学式前的系数为对应物质的摩尔分数,下同)。在玻璃基质中分别掺杂0.5Ho_2O_3-2.0Yb_2O_3(HY)、0.5Ho_2O_3-0.5Tm_2O_3-2.0Yb_2O_3(0.5HTY)及0.75Ho_2O_3-0.75Tm_2O_3-3.0Yb_2O_3(0.75HTY),研究了980nm激发波长下样品的吸收、发射光谱和Judd-Oflet理论光谱参数。研究发现SBBA-0.75HTY中Ho~(3+)的吸收截面、发射截面(σem)、FWHM(半峰宽)×σem数值最大,分别为7.38×10~(-21)、10.54×10~(-21) cm~2和19.71×10~(-26) cm~3。掺入Tm_2O_3改善了玻璃激光器性能,且当Yb~(3+)/Tm~(3+)/Ho~(3+)物质的量之比一定时,增加稀土离子含量,可加强红外发光及增益效果。     

水分散性发红光Mn~(2+)掺杂NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换纳米粒子的合成

以稀土硝酸盐为原料,采用水热法合成油酸包覆的发红光Mn~(2+)掺杂NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)(Mn~(2+)doped-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+))上转换纳米粒子,然后以曲拉通磷酸酯为亲水性配体,通过配体交换法将油酸包覆的油分散性Mn~(2+)doped-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换纳米粒子转变成曲拉通磷酸酯包覆的水分散性纳米粒子.随后采用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)及热重分析仪(TGA)对合成样品进行表征.结果表明:曲拉通磷酸酯包覆的Mn~(2+)doped-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换纳米粒子平均粒径为19.54 nm,具有良好的水分散性.     

Gd_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子的本征红色上转换发光

采用溶胶凝胶法合成Gd_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+).实验结果表明,在980nm激光激发下,Yb~(3+)含量仍为1mol%,仅当Er~(3+)含量增加时,样品发光颜色由绿色略向黄色区域移动;维持Er~(3+)含量为1mol%,样品上转换发光颜色随Yb~(3+)含量增加由绿色经黄色向红色区域移动.Gd_2O_3:Yb~(3+),Er~(3+)纳米粒子有望作为纯红色上转换发光材料应用于激光器,也可以用于生物荧光标记.     

银岛膜对单个β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)晶体颗粒上转换荧光增强效应的研究

采用水热法制备了六方相NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)(β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+))微米晶体颗粒,并基于银岛膜(Ag film)衬底构建了一种Ag film/β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)微纳复合体系.通过扫描电子显微镜、场发射电子显微镜及X射线衍射仪对样品的形貌及晶体结构进行表征.实验结果表明,NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)微米晶体均为六方相晶体结构的六角盘.采用共焦显微测试系统,在980 nm激光激发下,系统研究了Ag film/β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)微纳复合体系中单个微米晶体上转换荧光强度与银岛膜的厚度依赖关系.结果发现:单颗粒β-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)微米晶体的上转换荧光强度随着银岛膜的厚度增加而明显增大.根据理论推导及相应数值模拟得出,影响其荧光增强主要因素是由于银岛膜的反射效应和其表面附近的局域电磁场增强效应所导致.由此可见,构建这种新型结构可为增强单个微米颗粒的上转换荧光发射提供新的途径,为进一步拓展稀土微纳晶体的实际应用提供实验依据.     

Pr~(3+)/Tm~(3+)共掺LaOF纳米体系中能量转移的光谱学研究

在较低温度下,利用水热法和溶剂热法两种不同方法,分别制备了Pr3+/Tm3+共掺的六方相和四方相晶体结构LaOF纳米颗粒.在波长为355nm激光激发下,研究了LaOF∶Pr3+/Tm3+共掺纳米体系中Tm3+离子到Pr3+离子的能量转移效应,以及由此产生的Pr3+的荧光辐射.运用光谱学方法对共掺纳米体系荧光辐射性质进行了分析,并对相应的能量转移机理进行了探讨.结果表明:从Tm3+到Pr3+的能量转移源于Tm3+的1D2-3F4与Pr3+的3H4-3P0之间的交叉弛豫.同时,分析讨论了制作方法、样品环境温度、掺杂浓度等因素对能量转移效率和荧光光谱性质所产生的影响.     

Er~(3+)/Yb~(3+):KY(WO_4)_2晶体能量传递特性

测量了在室温下Er3+/Yb3+:KY(WO4)2(KYW)晶体的吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt理论计算得到晶体中Er3+离子的光谱参量.根据Dexter理论计算了Er3+/Yb3+:KYW晶体中能量共振临界距离R0、掺杂离子的平均距离R及能量传递作用参数C,分析Er3+/Yb3+:KYW晶体中Er-Er间和Yb-Er间的能量传递特性.     

Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺的自析晶Sr_2YF_7微晶玻璃的发光性能

通过熔融淬冷法成功制备了Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺的自析晶Sr_2YF_7微晶玻璃.用X-射线衍射和透射电镜分析了样品的微观结构;利用荧光光谱和荧光寿命系统地研究了样品的荧光特性.调节Tb~(3+)的掺杂浓度,可以得到从蓝光到白光,最终到黄绿光的可调发光.结果表明,Ce~(3+)/Tb~(3+)共掺的自析晶Sr2YF7微晶玻璃有望应用在白光LED和光转换器件中.     

TiO_2壳层包裹增强β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)耐热性及上转换发光性能

以体积比1:1的乙醇/水为溶剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,通过简单的一步溶剂热法在β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)表面包裹一层TiO_2,构筑β-NaYF_4:Yb~(3+),Er_~(3+)@TiO_2核壳结构上转换发光材料。采用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、荧光光谱仪等测试手段对所制备样品的物相结构、形貌特征和发光性质进行研究。结果表明:微米β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)晶粒表面成功包裹了一层TiO_2,构筑了核壳结构。纯β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)在热处理后上转换发光强度显著降低,而核壳结构材料经过600℃的高温热处理60 min,上转换发光强度显著提高,这主要得益于内核结晶质量的提高且表面缺陷浓度的降低。     

Er~(3+)-Yb~(3+)共掺铝酸钆荧光粉的制备及发光性能

采用溶胶凝胶法合成了单一晶相的铝酸钆(GdAlO3:Yb3+,Er3+)荧光粉体,通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)表征了其物相,研究了不同Yb3+离子掺杂浓度下样品在氙灯激发下的正常发光及其在980nmLD激光泵浦下的上转换发光性能。     

Ho~(3+)-Yb~(3+)共掺杂La_2O_3上转换发光性质的研究

通过高温固相法合成了Ho~(3+)-Yb~(3+)共掺杂La_2O_3上转换荧光粉.在980、1 064以及800 nm 3种不同波长的激光激发下,样品产生了明显的上转换荧光.利用980 nm的激光作为激发源,在Ho~(3+)掺杂量为0.5%的条件下,研究了Yb~(3+)掺杂量的变化对样品上转换荧光强度的影响.研究结果表明:Yb~(3+)掺杂浓度为10%样品产生的上转换荧光最强,相比未掺Yb~(3+)的样品,绿光强度提高了65倍,对样品的上转换发光机理进行了详细的研究.     

两亲配体包覆法制备水溶性Mn~(2+)掺杂NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米粒子

采用水热法,以稀土硝酸盐为原材料合成了油酸(OA)包覆的Mn~(2+)掺杂Na YF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)(Mn~(2+)dopedNa YF_4:Yb~(3+)/Er~(3+))纳米粒子(UCNPs),然后将氨基修饰的聚乙二醇与聚马来酸酐十八烯反应生成的两亲性聚合物m PEG-PMAO作为亲水性配体,通过两亲配体包覆法制备具有水溶性的Mn~(2+)掺杂Na YF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米粒子.随后采用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重分析仪(TGA)对合成的样品进行了表征.结果表明,m PEG-PMAO聚合物包覆的Mn~(2+)掺杂Na YF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)纳米粒子具有较好的水分散性,且粒子的平均粒径约为17.25 nm.     

Tm~(3+)和Ln~(3+)(Ln~(3+)=Yb~(3+),Er~(3+),Pr~(3+),Ho~(3+),Eu~(3+))共掺氟化物纳米晶体的光谱学性质

应用激光光谱学及发光学的理论和方法研究了Tm3+/Ln3+(Ln3+=Yb3+,Er3+,Pr3+,Ho3+,Eu3+)离子在LaF3和LaOF纳米颗粒中的发光特性,探讨了获得蓝绿光发射的方式,分析了Tm3+离子的荧光发射对基质构成和共掺杂离子的依赖性质.研究结果表明,在氟化物纳米晶体中进行Tm3+和Ln3+(Ln3+=Ho3+,Pr3+,Er3+,Eu3+)的共掺杂,能有效地获得可见光发射,显著提高荧光量子产率,在太阳能光伏电池中具有很大的应用潜力.     

BaTiO_3∶Tm~(3 )反蛋白石的上转换发光

利用合成蛋白石模板、填充溶胶前驱体、烧结移除模板的方法,制备BaTi O3∶Tm3 的反蛋白石结构.根据实验测量的反射光谱与650nm激光光源激发下的上转换荧光光谱,得到了反蛋白石结构的光子带隙位置以及上转换光谱.由于带隙位置与激发光源位置的重合,与粉末样品的上转换光谱相比,反蛋白石的光谱强度降低,出现了峰位展宽,从而也为光子带隙对于特定电磁波的抑制提供了明显的证据.