稀土掺杂CaF_2上转换白光研究

通过简单温和水热法合成Ca0.89Yb0.1Er0.01F2,Ca0.895Yb0.1Tm0.005F2及Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2白色粉末,并用X射线衍射仪和场发射扫描电镜对氩气保护下退火前后的粉末样品进行了结构和形貌表征。在980 nm连续半导体激光二极管激发下,用日立荧光光谱仪对退火后的粉末样品进行了上转换发射光谱表征。在980 nm激发下,Ca0.89Yb0.1Er0.01F2样品发出绿色和红色光(黄色光),Ca0.895Yb0.1Tm0.005F2样品发出蓝色光,Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2样品发出白色光。实验结果表明Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2是一种潜在的三维显示材料及白光光源材料。     

稀土掺杂CaF2上转换白光研究

通过简单温和水热法合成Ca0.89Yb0.1Er0.01F2,Ca0.895Yb0.1Tm0.006F2及Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.006F2白色粉末,并用X射线衍射仪和场发射扫描电镜对氩气保护下退火前后的粉末样品进行了结构和形貌表征.在980nm连续半导体激光二极管激发下,用日立荧光光谱仪对退火后的粉末样品进行了上转换发射光谱表征.在980nm激发下,Ca0.89Yb0.1Er0.01F2样品发出绿色和红色光(黄色光),Ca0.895Yb0.1Tm0.005F2样品发出蓝色光,Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2样品发出白色光.实验结果表明Ca0.885Yb0.1Er0.01Tm0.005F2是一种潜在的三维显示材料及白光光源材料.     

白光发射稀土掺杂SrF2上转换荧光粉的研究

通过高温固相法合成了Sr_(0.89)Yb_(0.1)Er_(0.01)F_2和Sr_(0.8495)Yb_(0.15)Tm_(0.005)F_2高亮度上转换荧光粉.在980 nm激光激发下,Sr_(0.89)Yb_(0.1)Er_(0.01)F)2样品发出红色和绿色光(黄绿光),Sr0.8495Yb0.15Tm0.005F2样品发出蓝色光.二者发射的荧光强度均高于商用上转换荧光粉.将以上两种上转换荧光粉按一定比例混合后可以得到不同色温的白光发射荧光材料.该系列材料在防伪、三维显示及白光照明等领域具有潜在应用价值.     

上转换材料LiLa(MoO4)2:Yb3+,Er3+(Tm3+)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:Yb3+,Er3+(Tm3+),并对其进行了X射线衍射分析以及荧光光谱测定.在980 nm红外激光器激发下,LiLa(MoO4)2:Yb3+,Er3+发出波长为530 nm和550 nm的绿色可见光,而LiLa(MoO4)2:Yb3+,Tm3+发出波长为475 nm的蓝色可见光.对Yb3+/Er3+和Yb3+/Tm3+双掺体系的上转换发光机理进行了探讨,其中Er3+发出绿色上转换光的过程为双光子过程,而Tm3+发出蓝色上转换光的过程为三光子过程.     

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.     

铥镱共掺透明氟氧硅酸盐玻璃陶瓷的上转换发光

制备了组分为11Na2O-9La2F6-29Al2O3-51SiO2-0.1Tm2O3-2.5Yb2O3的氟氧化物玻璃陶瓷,研究了该陶瓷的结构与光谱性质. X线衍射显示玻璃样品经热处理后,成了包含Tm3+/Yb3+共掺LaF3纳米晶的透明氟氧硅酸盐玻璃陶瓷. 在980 nm激光激发下,Tm3+/Yb3+共掺的氟氧硅酸盐玻璃陶瓷中观察到强的 475 nm的蓝色、650 nm的红色光和796 nm的近红外上转换发光. 研究了上转换发光强度与激发光能量的关系,并讨论了相应的上转换发光机理.     

Y2O3:Er3+:Yb3+纳米材料的制备及其上转换发光特性

以水热法合成了Yb3+,Er3+共掺杂的Y2O3纳米材料,并通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜及荧光分光光度计对样品的物相结构、微观形貌及粒度、光谱性质等进行分析表征.结果表明,样品结构属于纯立方晶系,样品形貌为棒状,其直径约100 nm,长度达到微米级,并且无明显团聚,分散性较好.样品在980 nm LD激发下,发蓝(408 nm)、绿(520~570 nm)和红色光(650~670 nm),与之对应的辐射跃迁分别属于2H9/2→4I15/22、H11/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2.     

CaTiO3:Yb3+/Ho3+纳米块的上转换荧光调制

利用溶剂热法结合退火工艺,成功制备了尺寸均匀的CaTiO3:Yb3+/Ho3+纳米块,通过XRD、SEM及吸收光谱表征,结果表明:在980 nm连续激光激发下,该粉体发出耀眼的绿光,光谱峰值位于543 nm和547 nm两个发射峰,对应于Ho3+离子的5 F4/5 S2→5 I8跃迁.并研究了激活剂Ho3+和敏化剂Yb...     

水热法合成Y2O3 ∶ Yb3+,Er3+上转换材料及发光特性

以Y2O3,Yb2O3和Er2O3为原料,利用水热法制备Y2O3,Yb3+,Er3+纳米上转换材料.通过X射线粉末衍射、扫描电镜和透射电镜对材料的晶型、成分、粒径及表面形貌进行分析.实验结果表明:所得粉体的晶型为立方晶系,晶粒为圆球形,平均粒径为20 nm.在波长为980 nm半导体激光器激发下产生绿色和红色的上转换荧光;改变Yb3+,Er3+的掺杂比例,激发产生的绿光和红光的荧光强度随Yb3+,Er3+掺杂比例的改变而发生变化.     

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.     

晶体硅光伏电池的材料优化

介绍了调制阳光频率实现太阳光波上下量子剪裁的两种方式:掺杂稀土离子和微纳米结构化硅基材料.以Lu2O3为基质,采用共沉淀法制备了Tb3+和Yb3+共掺的下转换粉末;以NaYF4为基质,采用热水法制备了Er、Yb和Tm共掺的上转换粉末.实验证明Lu2O3:Tb3+,Yb3+纳米粉末中,一个高能光子可剪裁成2个974 nm的近红外光子.而NaYF4:Er3+,Yb3+,Tm3+共掺的上转换材料也有显著的上转换效果,仅用1 122 nm激光照射0.25 cm2实验硅光电池片可增加电池光电流密度0.06 mA/cm2.设计了具有纳米结构的PIN.简述了通过梯度掺杂制结增强光伏效应的原因.     

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.     

稀土掺杂的光谱转换材料及其应用

以LED红色荧光粉材料、近红外下转换材料和上转换生物荧光标记材料为主线,结合我们实验室近期具体的相关研究工作,对稀土掺杂的光谱转换材料及其潜在的应用前景进行了简要介绍.在LED红色荧光粉材料方面,以Eu3＋掺杂的红色荧光材料为对象,研究通过基质或掺杂敏化剂到Eu3＋的能量传递来提高材料在近紫外波段的激发效率,并且在Y2MoO6材料中通过基质的电荷迁移带到Eu3＋的能量传递在395nm的近紫外激发条件下获得了2.3倍于商用LED荧光粉（Y2O2S：Eu3＋）的发光强度.在近红外下转换材料方面,分别研究了通过从其他稀土离子到Yb3＋的逐次能量传递和从基质到Yb3＋的合作能量传递实现近红外下转换,主要介绍了两种典型材料中的能量传递机理,氟化物中Ho3＋到Yb3＋的逐次能量传递和YVO4中VO43-到Yb3＋的合作能量传递.在上转换生物荧光标记材料方面,利用以油酸/十八烯为溶剂的湿化学法合成了单分散、粒径在20nm左右、具有核/壳结构和水溶性的球形NaYF4：Yb3＋,Er3＋（Tm3＋）纳米粒子,并对其在不同环境中的稳定性和在细胞中的荧光成像性质做了研究,在此基础上还对下一步可能的深化研究进行了探讨.不断拓展的研究方向和层出不穷的研究结果表明稀土掺杂的光谱转换材料是新型功能材料的重要研究领域,目前和将来在生物和化学传感、节能环保和新能源等领域有着重要的应用或应用前景,需要深入研究.     

Na_(5.52)Mg_(1.74)(PO_4)_3∶Re~(3+)(Re=Dy,Tm,Tb或Eu)材料的制备与发光特性

采用高温固相法合成了Na5.52Mg1.74(PO4)3∶Re3+(Re=Dy,Tm,Tb或Eu)荧光粉并研究了材料的光谱特性。在近紫外光的激发下,Dy3+掺杂材料存在4F9/2→6 H15/2和4F9/2→6 H13/2跃迁产生的485、578nm 2个发射峰。Tm3+掺杂材料出现了由1 D2→3F4跃迁产生的453nm发射峰。Tb3+掺杂材料存在4个发射峰,峰值为490、547、584、624nm,分别对应Tb3+的5 D4→7F6、5 D4→7F5、5 D4→7F4、5 D4→7F3能级跃迁,其中的547nm发射峰为主发射峰。Eu3+掺杂材料存在2个主发射峰,分别为5 D0→7F1、5 D0→7F2跃迁产生的593、615nm的发射峰。进一步研究了Na5.52Mg1.74(PO4)3∶Eu3+中,Eu3+掺杂浓度对材料发射强度的影响,结果显示,随Eu3+掺杂浓度的增大,材料的发射强度增强,在1%~15%掺杂浓度范围内未出现浓度猝灭效应。     

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.     

白光LED用高亮度橙色高温相Ca3SiO4Cl2:Eu2+荧光粉

 采用高温固相法合成了高亮度橙色高温相Ca_2.99Eu_0.01SiO₄Cl₂荧光粉,进行了发光特性表征并探索了其在LED上的应用。Eu²⁺离子在Ca₃SiO₄Cl₂基质中可被300~450 nm光有效激发发出橙黄光,发射光谱是Eu²⁺离子的特征4f⁶5d¹→4f⁷跃迁发射带。测量得到的Eu²⁺离子的荧光寿命为微秒量级,分别是 τ₁＝1.53 μs和τ₂＝7.29 μs。用该荧光粉制备了395nm近紫外芯片基和460 nm蓝光芯片基发光二极管,并测试了它们的发光性能,表明高温相Ca_2.99Eu_0.01SiO₄Cl₂荧光粉适合于用作白光LED的红黄色组分。