水热法合成纳米晶NaYF4：Er^3＋，Tm^3＋，Yb^3＋的上转换发光特性

以EDTA为络合剂,用水热法合成了Er3+,Tm3+和Yb3+共掺杂的NaYF4纳米晶。XRD和TEM的结果表明:粒径约为30 nm,属于六方晶系。在980 nm半导体激光器激发下,研究了不同Er3+离子掺杂浓度对Tm3+和Er3+离子上转换发光性能的影响,光强与泵浦功率的双对数曲线表明,474,525,539,650 nm的发射均属于双光子过程,408 nm的发射属于三光子过程。讨论了样品的协作敏化和声子辅助共振能量传递的上转换发光机制。

1565nm激光泵浦Tm^3＋：Ho^3＋共掺石英光纤激光器动态特性

利用1565nm激光作为Tm3+:Ho3+共掺石英光纤激光器的泵浦带是一项较新的研究内容,动态特性能够有效反映激光振荡机制建立过程中能级粒子数和激光功率的变化情况,为系统实验的优化提供理论依据。建立了该泵浦带下系统的理论模型,基于速率方程和功率传输方程,采用离散算法,在Matlab软件中设置泵浦功率为3W、光纤长度2.5m条件下,分别对Tm3+:Ho3+共掺石英光纤的输入端、中点处和输出端的动态变化特性进行理论研究。结果表明:不同位置处,光纤对泵浦功率的吸收程度不同;光纤中粒子数和激光功率的弛豫振荡开始和持续的时间表现出较大差异,信号光振荡峰值远大于达到稳态时的功率;系统的光-光转化效率达到56%。

Tm^3＋-Yb^3＋共掺氧氟硅酸盐玻璃热学性能和上转换发光特性研究

稀土掺杂氧氟玻璃是一种优良的上转换发光材料，制备了组分为35SiO2—15AlO1.5-（45-x）PbF2-xCdF2—0．1TmF3—1．5YbF3（x=0，10，20，30）的氧氟硅酸盐玻璃，系统研究了CdF2含量对其热学性能和光学性能的影响。研究表明用CdF2部分替代PbF，可以提高玻璃的热稳定性、使紫外吸收截至边向短波方向移动；随着CdF2含量的增加，开始Tm^3＋蓝光和红光上转换发光增强缓慢，而后迅速增强．而近红外上转换发射先显著增强后增强放缓；由于蓝光和近红外发光强度远大于红光发光强度，所以该氧氟玻璃更适合于蓝光和近红外发光材料。最后，探讨了Tm^3＋的上转换发光机理。

Tm^3＋掺杂纳米In2O3的制备及其气敏性能研究

为了测试Tm3+掺杂纳米In2O3的气敏性能,以InCl3.4H2O、Tm2O3和柠檬酸为原料,通过溶胶凝胶法制备出Tm3+掺杂的In2O3纳米粉体,并通过XRD、TEM对产物进行了结构、形貌的测量和表征。结果表明:前驱体经600℃高温热处理后得到粒径约为33 nm的纳米粉体。将产物制作成气敏元件,采用静态配气法测试了材料的气敏性能,发现元件在工作温度为250℃时对50×10-6的NO2的灵敏度达到128,响应时间达4 s,而且对其他气体有较好的抗干扰性,有望开发成为对NO2检测的敏感材料。

Tm^3＋／Yb^3＋共掺碲镓酸盐玻璃上转换光谱研究

研究了808nm和977nm激光二极管泵浦下铥／镱共掺TeO3～Ga2O3-BaO-ZnO玻璃光谱特性并讨论了Tm^3＋离子浓度对上转换光谱的影响。在977nm激光二极管泵浦下，观测到Tm^3＋／Yb^3＋共掺碲镓酸盐玻璃强476nm上转换蓝色（^1G4→^3H6）和较弱的650nm上转换红色（^1G4→^3F4和^3F2．3→^3H6）荧光。分析表明476nm蓝光辐射为三光子吸收过程．650nm红光为双光子和三光子混合吸收过程；在808nm激光二极管泵浦下，上转换蓝色荧光为双光子吸收过程。实验发现．随Tm^3＋离子掺杂浓度的增加，Tm^3＋离子的上转换荧光强度也随之增加，当Tm2O3掺杂浓度超过0．2mol％时，荧光强度开始下降，出现明显荧光猝灭现象；当Tm^3＋为0．3mol％时，蓝光对红光的强度比为8倍。

Upconversion luminescence of Tm^3＋/Yb^3＋ codoped oxyfluoride glasses

Novel oxyfluoride glasses are developed with the composition of 30SiO2-15Al2O3-28PbF2-22CdF2-0.1TmF3 - xYbF3 - （4.9 - x） AlF3（x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0） in tool fraction, Furthermore, the upconversion luminescence characteristics under a 970nm excitation are investigated. Intense blue, red and near infrared luminescences peaked at 453nm, 476nm, 647nm and 789nm, which correspond to the transitions of Tm^3＋： ^1D2 →^3F4, ^1G4 →^3H6, ^1G4 →^3F4, and ^3H4 →^3H6, respectively, are observed. Due to the sensitization of Yb^3＋ ions, all the upconversion luminescence intensities are enhanced considerably with Yb^3＋ concentration increasing. The upconversion mechanisms are discussed based on the energy matching rule and quadratic dependence on excitation power. The results indicate that the dominant mechanism is the excited state absorption for those upconversion emissions.

Tm^3＋与Ho^3＋单掺杂锗酸盐玻璃的增益特性

制备了掺杂浓度分别为2.0mol%的Tm3+及Ho3+单掺的两种锗酸盐玻璃。根据McCumber理论计算了Tm3+离子能级3H6←→3F4(1.8μm)跃迁和Ho3+离子能级5I8←→5I7(2.0μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面。同时,根据所获得的吸收截面、发射截面以及掺杂离子的浓度分别获得了Tm3+离子和Ho3+离子在两种不同锗酸盐玻璃基质中的增益截面函数,从该函数可反映出材料的粒子数反转特性。对于Tm3+离子掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值大于在氟锆酸盐、氟化物和氟氧化物玻璃中;对于Ho3+掺杂的锗酸盐玻璃,其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值也大于在氟锆铝酸盐玻璃。因此,Tm3+和Ho3+掺杂的两种锗酸盐玻璃在~1.8和~2.0μm波段的中红外激光器中将有潜在的应用前景。

Ho^3＋／Tm^3＋掺杂氟磷酸盐玻璃的研究

氟磷酸盐玻璃具有声子能量低、离子键性强、稀土离子掺杂浓度高、发光效率高等优点。采用正交设计法确定氟磷酸盐玻璃的配方为44KH2P04—40AlF3·3．5H2O-10BaF2—0．1Nb2O5，并采用该配方为基质制备了稀土Ho^3＋、Tm^3＋掺杂的氟磷酸盐玻璃，通过差热分析研究了该玻璃的形成过程；研究了Ho^3＋、Tm^3＋的掺杂量和Ho^3＋、Tm^3＋在该玻璃中的能级结构，测试了玻璃样品的吸收光谱，结果表明稀土掺杂的样品在416nm、448nm、537nm、641nm、684nm、791nm和1035nm处有明显的吸收峰，当稀土离子Ho^3＋、Tm^3＋的掺杂量为0．3mol％和1．5mol％时，稀土离子的特征吸收相对最强。

Tm^3＋掺杂GeO2-AlF3-Li2O-BaF2-La2O3玻璃的光谱特性

用高温熔融法制备了不同Tm^3＋浓度掺杂的65GeO2—12AlF3—8Li2O-10BaF2—5La2O3-xTm2O3（x=0．5mol％，1．0mol％，2．0mol％，4．0mol％，6．0mol％）玻璃。从吸收光谱特性出发，根据Judd—Ofelt理论，计算得到了Tm^3＋离子的J—O强度参数（Ω2，Ω4，Ω6）及Tm^3＋离子各激发能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。在808nm波长的激发下，研究了不同Tm^3＋掺杂浓度下玻璃在～1．47μm与～1．8μm处的荧光特性，在掺杂浓度约达到．1.0mol％时，在1．8μm处的荧光强度达最大，然后随着掺杂浓度的增大，其荧光强度反而降低。作者从Tm^3＋的交叉驰豫与浓度猝灭效应解释了这一荧光强度变化的过程。

掺Tm^3＋锗酸盐玻璃的光谱参数计算

用高温熔融法制备了Tm^3＋（0．5mol％）离子掺杂65GeO2—8Li2O-5La2O3—10BaO-12Ga2O3和65GEO2—8Li2O-5La2O3—10BaF2—12AlF3（摩尔分数）玻璃，并测试了玻璃的吸收光谱和折射率与密度等参数。根据吸收特性及测得的一些物化参数，应用Judd—Ofelt理论计算了Tm^3＋离子在上述玻璃中的强度参数（Ω2，Ω4，Ω6）及Tm^3＋各能级的自发跃迁几率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。

用于LED的Tb^3＋／Eu^3＋／Tm^3＋三掺白光发射钙铝硼酸盐玻璃的研制和发光性能的研究

研究了Tb^3＋／Eu^3＋和Tm^3＋离子单掺入铝硼酸盐玻璃基质（CaO—Al2O3-B2O3）中的发光行为，发现Tb^3＋发射出绿光（544nm），Eu^3＋发射红光（615nm），Tm^3＋发射蓝光（454nm）．当把Tb^3＋／Eu^3＋和Tm^3＋种离子同时掺杂入玻璃基质中时，在360nm波长激发下，发射谱中同时出现了绿、红和蓝三基色荧光，获得了白光发射．如果采用不同波长激发，则可获得不同发光颜色的玻璃．由于360nm激发波长正好处于紫外LED芯片的发射波长范围（380—400nm），因此用LED芯片能很好地激发Tb^3＋／Eu^3＋／Tm^3＋三掺CaAlB玻璃而获得白光．

Tm^(3+)高掺杂的NaYF_(4)纳米颗粒制备与发光性能研究

为了研究Tm^(3+)高掺杂浓度下NaYF_(4)纳米颗粒的上转换发光性能,采用热分解法合成了六方相的NaYF_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)(20%/8%)纳米颗粒,并用X射线衍射对其结构进行了表征,用透射电子显微镜对其形貌和大小进行了表征.通过搭建上转换光谱测试系统,研究了在980 nm激光激发下NaYF_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)纳米颗粒的上转换发光光谱,并分析了其发光机制.通过计算475,513,650,744,805 nm处发光强度与激发光功率间的依赖关系,证明了其上转换发光过程为双光子过程.

Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺透明磷酸盐微晶盐玻璃上转换发光性能

采用熔融冷却法制备了掺杂不同比例Yb^(3+)和Tm^(3+)的磷酸盐玻璃,通过在630℃保温1 h得到透明的微晶玻璃,对样品进行XRD测试,表明析出的晶体为Na_(3.6)Y_(1.8)(PO_(4))_(3),通过Jade6.0计算和TEM分析,其晶粒尺寸均在20~40 nm之间,小于可见光波长,透过率光谱表明,经过热处理之后微晶玻璃仍保持70%以上的透过率。研究了前驱体玻璃和微晶玻璃在980 nm LD泵浦下的上转换荧光光谱,微晶玻璃的上转换效率明显高于前驱体玻璃,在上转换荧光光谱中,475 nm处发射强烈的上转换蓝光,654 nm处发射微弱的红光,795 nm处发射较弱的红外光。随着Yb^(3+)掺杂浓度的增加其上转换效率先增大后减小,Yb^(3+)的掺杂浓度为0.9%时,产生浓度猝灭现象。通过分析上转发光强度与激光器泵浦功率之间的关系,在Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺的磷酸盐微晶玻璃中,上转换蓝光、红光和红外光的发射均为双光子过程。解释了Yb^(3+)和Tm^(3+)在磷酸盐微晶玻璃中的上转换发光机制。利用CIE1931计算,可知Yb^(3+)和Tm^(3+)共掺磷酸盐微晶玻璃的上转换发光色度坐标落在了蓝光区域,有望用在光学储存、全色显示、蓝色防伪、蓝光激光玻璃等领域。

K_(3)ScF_(6)∶Tm^(3+),Yb^(3+)/CdS光催化复合材料的制备及其光催化性能研究

上转换材料与光催化剂复合可以产生吸收光谱“红移”的效果,对提高光催化剂的降解效率具有重要意义。为了提高CdS对近红外光的利用率,通过高温固相反应法合成了冰晶石结构上转换发光材料K_(3)ScF_(6)∶Tm^(3+),Yb^(3+),并采用高能球磨法将其与CdS复合制备出一种新型光催化复合材料K_(3)ScF_(6)∶Tm^(3+),Yb^(3+)/CdS。采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱对其成分、结构和性能进行了系统表征。同时,对不同复合比例下制备的复合催化剂对罗丹明B(RhB)的光降解效率和K_(3)ScF_(6)∶Tm^(3+),Yb^(3+)/CdS光催化复合材料的光催化机理进行了研究。结果表明,K_(3)ScF_(6)∶Tm^(3+),Yb^(3+)和CdS的最佳复合比为3.6∶1,上转换发光材料K_(3)ScF_(6)∶Tm^(3+),Yb^(3+)的引入协同促进了CdS的光催化作用,光催化过程中·OH与·O^(2-)均参与了对RhB的降解,并且·OH起主要作用。此外,在最佳复合比下,经过80 min,K_(3)ScF_(6)∶Tm^(3+),Yb^(3+)/CdS样品降解率达到99.9%,与未复合的CdS相比,降解率提高了近50倍。所有结果表明K_(3)ScF_(6)∶Tm^(3+),Yb^(3+)/CdS光催化复合材料在光催化领域具有潜在的应用价值。

白光LED用YVO_(4)∶Tm^(3+)蓝色荧光粉的制备及发光性能

白光LED是指稀土掺杂的荧光粉被蓝光芯片或紫外芯片激发后获得各种室温发白光的器件。该种光致发光的实现方式是一种新型全固态照明光源,具有节能、环保及绿色照明等优点,被誉为第四代照明光源。对于现代设施农业,480~500nm之间的蓝光有一种调整植物节律的作用,对植物生长是有益的。蓝光在绿色植物的光合作用和光形态中起着重要的作用,绿色植物通过叶绿素、胡萝卜素、叶黄素和光敏素来捕获太阳光进行光合作用,适合植物生长的LED灯可提高光合作用效率,但传统的光源由于光质问题难以调节光波长,在这种情况下,需要将太阳光谱成分中380 nm以下的紫外光转换成蓝光,可提高作物光能利用率。所以,高光效、高热稳定性蓝色荧光粉已成为全光谱照明、光生态农业等领域的重要材料。蓝色荧光材料在近紫外(NUV)芯片激发的白光用发光二极管(W-LED)的制造中起重要作用。采用高温固相法制备YVO_(4)∶Tm^(3+)蓝色荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪等检测手段对样品的物相结构、表观形貌及发光性能进行表征分析。结果表明:通过高温固相法1100℃下煅烧2 h可以制备出YVO_(4)∶Tm^(3+)蓝色荧光粉,粉体呈2μm左右的球形,激发峰位于319 nm紫外区域,发射峰位于479 nm蓝光区域,样品色坐标位于(0.1044,0.1224),是一种有望应用于白光LED的蓝色荧光粉。

Dy^(3+)/Tm^(3+)掺杂Na_(2)Gd(PO_(4))(WO_(4))的制备及发光性能研究

采用二次熔融的高温固相法合成了一系列Dy^(3+)/Tm^(3+)共掺钠-钆-磷钨酸盐(NGPW)荧光材料,研究了其光致发光特性和热稳定性,以及CIE与激发波长的映射关系。改变激发波长可以让NGPW∶2%Tm^(3+),xDy^(3+)(x=1%、2%、3%、4%、5%)荧光粉的颜色从蓝色-冷白色-暖白色-黄色连续变化。在356nm和363nm激发下,可实现白光发射。对共掺杂荧光粉的荧光衰减曲线进行表征,验证了该荧光粉中Dy^(3+)和Tm^(3+)之间存在能量转移。详细研究了能量传递效率和能量传递机理。NGPW∶2%Tm^(3+),xDy^(3+)荧光粉有望成为极具潜力的色彩可调的单组分荧光粉。

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺含LaF_(3)纳米晶锗酸盐微晶玻璃的上转换发光及其温度传感特性

通过传统的熔融淬火技术以及后续热处理法制备了Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺含LaF_(3)纳米晶锗酸盐微晶玻璃。通过DTA和XRD研究其热性质和LaF_(3)纳米晶的可控析出。通过透过光谱和上转换发光光谱研究了玻璃的光学性能。利用荧光强度比(FIR)技术研究了微晶玻璃样品在980 nm激光激发下的上转换发光光谱与温度的依赖关系。研究发现,该微晶玻璃样品在313~573 K温度范围内的最大绝对灵敏度Sa和最大相对灵敏度Sr分别为2.6×10^(-4)K^(-1)(573 K)和2.3×10^(-2)K^(-1)(313 K)。结果表明,Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺含LaF_(3)纳米晶锗酸盐微晶玻璃在温度传感领域具有潜在的应用前景。

Lu_(2)O_(3):Yb,Tm/MC540纳米材料的制备及研究

以水热反应及后续的高温煅烧过程为合成手段,成功制备了Lu_(2)O_(3):Yb,Tm纳米材料。XRD结果显示所得样品为纯Lu2O3晶相。且SEM结果表明所得样品由不规则形状组成,粒径在100nm左右。随后通过搅拌吸附过程负载部花青(MC540)光敏剂,得到Lu_(2)O_(3):Yb,Tm/MC540纳米材料。然后以肺癌细胞(A-549细胞)为模型,研究了Lu_(2)O_(3):Yb,Tm/MC540纳米材料的抗肿瘤活性。结果表明,在650nm的红光照射下,上述材料对肺癌A-549细胞具有明显的光动力杀伤疗效。

Dy^(3+)/Tm^(3+)共掺杂钒磷酸钇的共沉淀法合成及光谱性质

以Y2O3、Dy2O3、Tm2O3、V2O5、(NH4)2HPO4为原料,采用共沉淀化学法合成了体色纯白的Dy3+、Tm3+共掺杂YP1-xVxO4荧光粉。对合成荧光粉的V5+/P5+、Dy3+/Tm3+摩尔比等条件进行了研究。利用SEM、变温紫外激光激发下的发射光谱及紫外激发下的发射光谱,对所合成的粉体的表面形貌及发光性能进行了表征。YP1-xVxO4∶Dy3+,Tm3+荧光粉在325nm紫外激光激发下,低温时存在基质VO3-4的蓝色宽带发射,随着温度升高,VO3-4吸收的激发能量更有效地传递给Dy3+、Tm3+,使其发光逐渐增强;在254nm的紫外光激发下,YP1-xVxO4∶Dy3+,Tm3+荧光粉发白光,是一种潜在的二基色高压汞灯用荧光粉。

Ga2O3组分对Tm^3＋掺杂GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃的光谱性能影响

制备了Tm3+(8.0mol%)掺杂(77-x)GeO2-xGa2O3-8Li2O-10BaO-5La2O3(x=4,8,12,16)系列玻璃.系统地研究了Ga2O3从4mol%变化到16mol%时,玻璃的光谱性质与热学性质的变化规律.差热分析表明,随着Ga2O3含量的增加,锗酸盐玻璃的热稳定性增加.运用Judd-Ofelt(J-O)理论计算得到了Tm3+在不同Ga2O3含量的GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃中的J-O强度参数(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+各激发能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808nm激光二极管的激发下,测试并分析了Ga2O3对Tm3+荧光光谱特性的影响.随着Ga2O3从4mol%增加到16mol%,Tm3+在1.8μm处的荧光强度呈现先减弱后增强的特性.当Ga2O3含量大约在12mol%时,Tm3+在1.8μm处的荧光强度最弱,受激发射截面达到最小.还初步讨论了Ga2O3对玻璃结构与光谱参数的影响规律.