氟氧化物玻璃陶瓷中Yb3+和Er3+的强交叉弛豫过程

氟氧化物玻璃陶瓷是一种兼有氟化物低声子能量和氧化物机械强度的新型上转换发光材料。在Ｅｒ＾３＋和Ｙｂ＾３＋离子共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中,紫光激发时产生较强的红色辐射,而不是常规的由于多声子逐级驰豫引起的绿色辐射,荧光光光谱分析表明,Ｙｂ＾３＋离子的敏化引起的强交叉驰豫过程是红色辐射相对强度增加的主要原因。     

温度对氟氧化物玻璃陶瓷中Tm3+荧光强度的影响

采用不同波长的红色脉冲光, 激发镶嵌有LaF₃:Tm³⁺纳米晶体颗粒的透明氟氧化物玻璃陶瓷样品, 测量了不同环境温度下样品的荧光发射谱, 记录了荧光发射强度随环境温度的变化规律.实验结果显示, 在643.2 nm 脉冲光激发下, 上转换454 nm 在100~200 K 的温度范围内有很强的荧光发射, 并且荧光强度随着环境温度的降低先增强而后减弱; 当采用656.0 和638.0 nm 脉冲光激发样品时, 上转换荧光发射强度随环境温度的降低而逐渐增强, 其中643.2 和638.0 nm 脉冲光激发下的上转换效率高于656.0 nm 激发时的结果, 表明波长接近于激发态吸收的激发光泵浦样品时, 更容易实现Tm³⁺的频率上转换. 最后, 从基质声子分布特点等方面对实验结果给出了合理的解释.     

局域环境对Tm3+掺杂透明氟氧化物玻璃陶瓷荧光光谱温度特性的影响

通过变温条件下选择激发掺杂发光离子, 在同一样品中实现了不同局域环境下离子荧光的光谱分离. 利用频域及时域的光谱学测量, 研究了镶嵌有纳米晶体的透明玻璃陶瓷体系中掺杂离子的荧光性质和弛豫过程随样品温度和离子局域环境的变化规律, 探讨了局域结构变化对荧光温度特性的影响. 根据样品结构和基质声子分布特点, 分析讨论了荧光衰减过程二阶指数行为. 结果显示, 位于晶相环境中离子的荧光寿命显示较强的温度依赖特性, 而玻璃环境中发光离子的荧光寿命受温度影响较小.     

Pr3+/Tm3+共掺LaF3纳米体系中能量转移效应的光谱学研究

在较低的温度下用水热法制备了分散性良好的Pr³⁺/Tm³⁺共掺的LaF₃纳米颗粒. X射线衍射、原子力显微镜和透射电子显微镜等技术对纳米颗粒进行表征的结果显示, 纳米颗粒呈六方相, 平均粒径为30 nm. 通过激光激发LaF3:Pr³⁺/Tm³⁺共掺纳米体系中的Tm3+离子, 实现了Tm³⁺离子到Pr³⁺离子的能量转移, 观测到了因此而产生的荧光辐射. 运用光谱学方法对共掺纳米体系的荧光辐射性质进行了研究分析, 并对相应的能量转移机理进行了探讨.     

Er3+/Yb3+共掺磷酸盐光波导激光器弛豫振荡特性分析

从Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃材料能级结构和离子跃迁过程出发, 基于速率方程理论模型, 建立基于时间的速率方程组, 并运用龙格-库塔算法对其进行数值求解. 分析在980 nm激光器单向泵浦下输出功率的动态特性, 得到了描述谐振腔内光子数和反转粒子数交替变化的弛豫振荡曲线, 并对弛豫振荡峰值功率衰减特性进行研究, 衰减时间常数随泵浦功率、波导长度及输出镜反射率变化而变化. 进一步讨论泵浦功率、波导长度和输出镜反射率对振荡频率、结束时间的影响. 在高反射率条件下, 波导长度对振荡频率的影响较小, 而与泵浦功率成正比, 振荡结束时间随这3个参数的增加而减小. 这些特性分析及结果为Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐光波导激光器设计提供了理论依据.     

一种新型的光致发光材料的原理

人们一般所熟悉的磷光体,例如荧光灯中的发光粉,都是把较短波长的辐射(紫外线)转换成较长波长的辐射(可见光).这类磷光体符合著名的斯托克斯定律,即发光的波长永远长于激发辐射的波长.按照斯托克斯定律,激发辐射的能量应当大于发光的能量.但是近年来人们发现在基质中掺入Yb~(3 )离子和Er~(3 )离子或Ho~(3 )、Tm~(3 )离子时,出现了反常的发光现象,即发光的波长短于激发辐射的波长.这种新型发光材料可以把红外辐射转换为可见光.因为这种磷光体的发光违背了斯托克斯定律,人们就把这种磷光体称为反斯托克斯磷光体,由于激发辐射的能量小于发光的能量,所以又叫做能量向上转换磷光体,简称上转换磷光体.这类磷光体主要是稀土氟化物和复合氟化物、稀土氧化物和复合氧化物、稀土卤化物以及稀土硫氧化物等晶体做为基质,其中敏化剂是Yb~(3 )离子,激活剂是Er~(3 )、Ho~(3 )及Tm~(3 )离子.此磷光体的主要成份     

氟化物纳米晶体中Tm3+对Eu3+的荧光增强效

采用水热-烧结法制备了性能良好的Eu³⁺ /Tm³⁺共掺LaF₃和LaOF 纳米晶体. 在波长为532 nm的激光激发下, 实现了共掺样品中Tm³⁺对Eu³⁺的荧光增强效应. 结果发现, 当三价稀土离子Tm³⁺作为敏化剂被共掺到LaF₃:Eu³⁺和LaOF:Eu³⁺纳米晶体中时, 掺杂 Eu³⁺的荧光发射得到了显著的增强, 其增强倍数与Tm³⁺离子的浓度密切相关. 与单掺 Eu³⁺离子的LaOF:Eu³⁺纳米晶体相比较, Tm³⁺离子的掺入可使氟化物纳米晶体中原本已经很强的⁵D₀→⁷F₂(612 nm)红色荧光辐射又增强了一个数量级, 从而获得拥有良好颜色纯度和极高辐射强度的红色荧光纳米材料. 依据实验观测结果和晶体结构对称性特点, 研究了共掺体系中荧光增强的产生机理以及局域对称性变化对于荧光强度的影响.     

受限条件下玻璃基质中LaF_3微晶生长机理的光谱学探究

利用高温熔融法制备了Eu3+掺杂的45SiO2-25Al2O3-18Na2O-9.5LaF3玻璃,并将基础玻璃在可控条件下进行晶化热处理后获得了性能良好的玻璃陶瓷.通过XRD,TEM和光谱学手段对玻璃陶瓷进行了表征,结果表明晶化热处理后,LaF3纳米晶体从原有单一的玻璃相中析出,晶粒大小约为25 nm.Eu3+掺杂玻璃陶瓷、纳米晶体和玻璃3种基质的光谱分析及XRD结果证明稀土离子进入到LaF3纳米晶体中并计算出在其中富集的比例.进一步利用源自于Eu3+离子的发射谱和激发谱研究了退火温度和前驱物中重金属离子对玻璃网络结构中LaF3纳米晶体生长影响的机理,为玻璃陶瓷的人工设计合成提供了理论支持.     

纳米Ca_(1-x)La_xF_(2+x)的离子导电性

人们对氟离子导体研究深感兴趣,是因为F~-是最小的阴离子,只带一个电荷,有利于迁移;而且氟化物形成时有相当大的自由能变化,作为隔膜材料可得高电压和高能量密度的电池;此外,氟化物结构较简单,电子电导很小,使研究离子传导的理论模型简单化。一般都采用掺杂异价氟化物的方法来提高氟离子电异率,如法国固体化学研究所对(CaF_2+YF_3)、(β-PbF_2+BiF_3)等固溶体做过研究。但对纳米氟离子导体研究国内外尚未见报道。     

四方相LiY（Yb）F4:Yb3+/Er3+晶体颗粒的合成及上转换荧光光谱

采用水热法分别合成了四方相LiYF4:Yb3+/Er3+和LiYbF4:Yb3+/Er3+的八面体晶体颗粒,并通过XRD,SEM,荧光光谱观测等手段对其晶相、形貌及上转换荧光效应等进行了研究.结果表明,EDTA(乙二胺四乙酸)表面活性剂的引入导致了样品平均粒径和结晶度的变化及发光强度等的变化.在波长为980nm激光的激发下,观测到了源于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的绿色上转换荧光发射、4F9/2→4I15/2跃迁的红光发射和2H9/2→4I15/2跃迁所产生的微弱紫光发射;分析了上转换发光机理和基质变化对上转换荧光性质的影响.     

等静压对Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-BaTiO_3-PbTiO_3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响

研究了等静压对位于三方和四方相界附近的Pb(Zn1/3Nb2/3)Ｏ3-BaTiＯ3-PbTiＯ3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响. 结果表明等静压使它们的相变温度和峰值温度降低, 使频率弥散和弛豫行为进一步增强. 在这些复合钙钛矿结构的组分无序系统中, 存在着极化团族或纳米微畴. 纳米微畴之间的关联长度随压力增加而大大降低是弛豫行为增强的独特的物理本质.     

受限条件下玻璃基质中LaF3微晶生长机理的光谱学探究简

利用高温熔融法制备了Eu³⁺掺杂的45SiO₂-25Al₂O₃-18Na₂O-9.5LaF₃玻璃,并将基础玻璃在可控条件下进行晶化热处理后获得了性能良好的玻璃陶瓷. 通过XRD,TEM和光谱学手段对玻璃陶瓷进行了表征,结果表明晶化热处理后,LaF₃纳米晶体从原有单一的玻璃相中析出,晶粒大小约为25 nm. Eu³⁺掺杂玻璃陶瓷、纳米晶体和玻璃3种基质的光谱分析及XRD结果证明稀土离子进入到LaF₃纳米晶体中并计算出在其中富集的比例. 进一步利用源自于Eu³⁺离子的发射谱和激发谱研究了退火温度和前驱物中重金属离子对玻璃网络结构中LaF₃纳米晶体生长影响的机理,为玻璃陶瓷的人工设计合成提供了理论支持.     

纳米Al_2O_3固体的内耗

内耗测量可以给出陶瓷材料内部结构扩散以及晶界的力学行为等性能.有关陶瓷材料的高温内耗早有不少报道.近来纳米陶瓷/氧化物的研究越来越引起人们的关注,纳米ZrO_2和SnO_2块体的低温内耗已做了一些研究.纳米Al_2O_3可广泛应用于制作催化剂及催化剂载体,精细陶瓷和荧光材料等,关于它的一些性能已作了不少探索,然而纳米Al_2O_3固体的内     

氧气退火对(In+Nb)共掺杂TiO_2陶瓷的介电性能的影响

以固相法制备的(In_(1/2)Nb_(1/2))_(0.05)Ti_(0.95)O_2陶瓷为研究对象,研究了氧气退火对晶体结构、显微组织以及介电性能等的影响,探讨了产生高介电常数的起源.结果表明氧气退火降低了(In_(1/2)Nb_(1/2))_(0.05)Ti_(0.95)O_2陶瓷的介电损耗.在介电温、频谱上观察到3种介电弛豫过程.采用普适弛豫定律,分析了局域化电子与缺陷团簇的偶极极化、极化子跳跃极化和界面极化对介电弛豫的贡献,提出了在(In+Nb)掺杂TiO_2的高介电陶瓷材料中极化子跳跃极化对高介电有贡献.     

等静压对Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-BaTiO3-PbTiO3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响

研究了等静压对位于三方和四方相界附近的Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-BaTiO3驰豫型铁电陶瓷介电性能的影响。结果表明等静压使它们的相变温度和峰值温度降低,使频率弥散和弛豫行为进一步增强,在这些复合钙钛矿结构的组分无序系统中,存在着极化团族或纳米微畴,纳米微畴之间的关联长度随压力增加而大大降低是弛豫行为增强的独特的物理本质。     

纳米离子导体Ca_(1-x)La_xF_(2+x)的复阻抗谱和介电常数

在阴离子导体中,除氧离子导体外,研究得较多的是氟离子导体.由于卤素有高的氧化能力,氟化剂与金属的反应对应于体系自由能的很大变化,若用作电极对则可得到高的电压和功率密度;而且F~-是最小的单电荷阴离子,氟化物很有希望制成离子电导率高的固体,此外,氟化物常是电子绝缘体,结构简单,便于简化理论模型.为了提高氟离子电导率,一般采用掺杂异价氟化物的方法,如文献[1]对(CaF_2 YF_3)、文     

掺Cu~+玻璃荧光的格位效应

无机玻璃中由于顺磁离子所处格位经受着对角和非对角畸变,导致了它的光谱和ESR谱线都有严重的不均匀加宽。它导致格位与格位之间能级本征值的畸变以及耦合强度的差别。在研究玻璃中掺杂离子的发光性质时,它的发光机制时常被这种扩展对称性所引起的效应所掩没。因此利用选择激发和零延迟取样技术来揭示不同格位荧光光谱分布是十分有意义的。     

研究玻璃转变本质的新起点——玻璃态的慢β弛豫

过冷液体在转变为玻璃的过程中, 有多种弛豫行为发生, 诸如α弛豫、慢β弛豫和快β弛豫等. 传统的玻璃转变理论以α弛豫作为研究玻璃本质的基础. 然而, 近年来有关慢β弛豫的研究表明, 慢β弛豫行为与α弛豫的性质密切相关, 其性质决定了α弛豫的特点, 是玻璃转变行为更微观层次的诱导和基础. 为阐明慢β弛豫在研究玻璃转变过程以及过冷态结构的重要意义, 综合评述了慢β弛豫在与α弛豫的相关性、慢β弛豫和α弛豫的接合方式、势能图景、过剩翅以及热力学唯象模型等研究领域的最新进展, 并指出了该领域今后的发展方向.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30%PbTiO3弛豫铁电单晶的异常压电响应行为

利用高真空度扫描力显微术(HV-SFM)的压电响应模式原位研究了Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30%PbTiO3 (PMN-PT)弛豫铁电单晶(111)晶面的压电响应行为. 观察到与单晶束缚电荷补偿机制密切关联的异常的压电响应行为. 高真空度条件下的压电响应退化行为与本征屏蔽电荷不足以补偿极化电荷所引起的极化状态的不稳定性有关. 而大气环境下相当强的压电响应信号源于表面吸附机制所致的表面束缚电荷对畴状态较强的稳定作用.     

双稀土配合物的多路径能量传递与近红外发光性能

用乙烯基苄基取代的三脚架配体N,N,N,-三(2-苯并咪唑亚甲基)胺(TVPNTB),与稀土氯化物构筑了一系列单稀土和双稀土配合物,基于配体的天线传能效应,表现出良好的近红外发光性能.其中,在双稀土配合物TVPNTBSm_xNd_(1-x)Cl_3、TVPNTB-Sm_xYb_(1-x)Cl_3和TVPNTB-Sm_xEr_(1-x)Cl_3中,配体可以同时向两种稀土传能,由此获得的多色带近红外发光使其可以作为潜在的防伪条形码材料.同时,我们探究了两种稀土离子间的传能特性,证实了Sm到Nd、Sm到Yb之间可以产生有效的交叉弛豫能量传递,最大传能效率(η)分别达到39%和36%,并由此分别将Nd和Yb的近红外发光寿命(τ)提高了4倍和2倍;而Sm到Er之间不能产生有效传能.上述多路径传能和敏化发光策略为制备新型、高效近红外发光配合物材料及其应用提供了理论基础.