棒状结构NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)上转换发光性能的研究

以乙二胺四乙酸二钠(EDTD-2Na)为螯合剂,采用水热法合成了棒状结构的NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粉末。分别借助X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪(PL)和扫描显微镜(SEM)对其晶体结构、发光强度和表面形貌进行分析和表征。探究了稀土前驱体、水热温度和水热时间的实验条件对NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米粉末上转换发光强度的影响;研究了氟源和钠源对NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)晶体形貌和上转换发光强度的改善;同时,采用煅烧处理的方法,进一步探究样品的形貌和发光强度收到的影响。实验结果表明NH4F与NaOH作为氟源和钠源及200℃煅烧1 h得到的棒状结构NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)的发光强度最好,色坐标(CIE)绿色发光强度从84%提升到94.88%。

准连续c切Er,Yb:YAl_(3)(BO_(3))_(4)激光器的偏振操控

通过构建谐振腔模型,分析了各向同性固体激光器中两个本征模式相干叠加后的光斑奇异特征。并且实验验证了在不使用任何特定的腔内光学偏振选择元件的情况下,在二极管泵浦的准连续c切Er,Yb:YAl_(3)(BO_(3))_(4)激光器中可以有效操控1.6μm输出激光的偏振态。实现了从部分偏振态转化成稳定的线偏振态,其线偏振方向为可切换的正交特殊情况,均具有21 dB的偏振消光比。同时通过光斑对比,验证了激光器的线偏振输出来源于两个正交本征模式的相干叠加。文中为c切Er,Yb:YAl_(3)(BO_(3))_(4)激光器线偏振光的直接输出与偏振态的调控提供了可靠的方案。

Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体的光谱分析及中红外发射增强

采用非化学计量配比的提拉法成功生长出Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体、Er^(3+)/Yb^(3+):SrLaGaO_(4)和Er^(3+):SrLaGaO_(4)晶体并进行了详细的光谱分析,同时对纯的SrLaGaO_(4)晶体进行了热学性能分析。与Er^(3+):SrLaGaO_(4)晶体相比,Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体不仅展示了更好的吸收特性,而且还表现出较弱的近红外发射,以及优异的中红外发射;Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体中2.7μm铒激光下能级4I13/2的荧光寿命显著减少,而上能级4I11/2的寿命略微下降,成功抑制了自终止效应。此外,本工作还研究了Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体中Yb^(3+)的敏化作用和Pr^(3+)离子的去激活作用以及能量传递机制。总之,引入Yb^(3+)和Pr^(3+)有利于在Er^(3+)/Yb^(3+)/Pr^(3+):SrLaGaO_(4)晶体中实现增强的2.7μm发射,这使其成为中红外激光有前途的候选材料。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)磁性吸附剂的制备及其对Er(Ⅲ)和Ho(Ⅲ)的吸附性能

稀土资源的开采伴随着稀土离子排放,对水资源造成了严重污染。吸附法是处理水相稀土离子污染的一种高效技术,磁性吸附剂能够加速固液分离,具有较大的研究价值。本研究以FeCl_(3)·6H_(2)O、甘醇、醋酸钠、聚乙二醇(PEG2000)等为原料,采用溶剂热法在200℃的条件下制备粒径约为230 nm的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒,将其加入正硅酸乙酯中,利用氨水水解聚合,即可形成粒径约为300 nm的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)磁性吸附剂材料。此复合材料为核壳结构,包含Fe_(3)O_(4)和SiO_(2)两种晶型结构。SiO_(2)的包覆未对Fe_(3)O_(4)物相结构产生较大影响,在包覆的同时能够显现出一定的磁性性能。此复合材料对Er(Ⅲ)和Ho(Ⅲ)的最大吸附容量分别达到10.03 mg/g和5.25 mg/g。

不同激发波长下NaLaF_(4):Er^(3+)/Yb^(3+)的上转换光谱调控研究

为探究不同激发波长(980 nm、1 550 nm)对NaLaF_(4):Er^(3+)/Yb^(3+)上转换发光材料光谱调控的规律和机理,采用水热-固相两步反应法合成一系列不同Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂浓度的NaLaF_(4)荧光粉。利用X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计对材料进行测试,分析其发光性能与机理。结果表明,样品在980 nm激发下呈绿色发光,上转换发光强度随Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂浓度增加而呈现先增后减的规律,该发光过程为双光子过程;而在1 550 nm激发下呈红色发光,上转换发光强度随Er^(3+)掺杂浓度增加而呈增强趋势,但随Yb^(3+)浓度增加而降低,发光过程为三光子过程。因此,通过调节激发光波长,在同组分NaLaF_(4):Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉中实现颜色可控的绿、红色发光,对设计新型光谱调控手段和探索新的发光材料具有一定的理论指导意义。

NaGd(MoO_(4))_(2)∶Er^(3+),Yb^(3+)发光粉的合成与上转换发光性质

采用水热法合成了系列NaGd(MoO_(4))_(2)∶Er^(3+),Yb^(3+)上转换发光粉。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和上转换发光光谱仪等对样品的结构、形貌和发光性能进行表征。结果显示,合成的样品均具有四方晶系NaGd(MoO_(4))_(2)结构;pH对样品的形貌有影响;980nm红外光激发下,NaGd(MoO_(4))_(2)∶Er^(3+),Yb^(3+)上转换发光粉显示来自于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15)和^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)跃迁产生的绿光发射和4I 9/2→4I 15/2跃迁产生的红光发射。比较各样品的发光强度和绿光/红光相对积分强度比,结果显示上转换发光强度和绿光/红光相对积分强度比与晶粒尺寸、晶粒表面形貌,以及Er^(3+)和Yb^(3+)掺杂浓度有关。讨论了可能的上转换发光过程,并计算了样品的色坐标。

动态缺陷导致Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3):Yb^(3+),Er^(3+)材料上转换和下转移发光不同热猝灭行为研究

掺Eu^(2+)的离子导体Na_(3)Sc_(2)(PO_(4))_(3)具有优异的抗热猝灭性能,是一种很有前景的大功率照明用发光材料。然而,其负热猝灭机理仍有待深入研究。本文以Yb^(3+)/Er^(3+)的f-f跃迁上转换和下转移窄带发射而非更易受干扰的Eu^(2+)d-f跃迁发射为研究对象,旨在获得更清晰的机理。结果表明,热致缺陷/离子的动态迁移能促进高温下辐射跃迁和抑制非辐射跃迁,导致上转换发光具有显著的负热猝灭,下转移发光热猝灭较小。其中,布居速率较慢的上转换过程更容易受到时间尺度与之相当的Na^(+)/空位迁移过程的影响。本研究可为理解发光材料热猝灭机制提供另一种视角。

Er^(3+),Yb^(3+)∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体的生长、光谱和1.5μm激光性能

采用提拉法生长了1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)和1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)两种晶体(式中Er、Yb浓度为原子数分数)。测量并分析了晶体在室温下的吸收系数谱、上转换荧光谱、发射截面谱、增益截面谱和荧光衰减曲线。1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率分别为0.54×10^(-20)cm^(2)、9.9 ms和90%;1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体在峰值荧光波长1537 nm处的发射截面、Er^(3+)的4 I 13/2多重态荧光寿命和Yb^(3+)→Er^(3+)的能量传递效率则分别为0.58×10^(-20)cm^(2)、9.7 ms和93%。基于975 nm半导体激光端面泵浦,在1.85%Er,23.95%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了97 mW最高功率和27.1%斜效率的1567 nm连续激光输出,在1.95%Er,55.73%Yb∶Ba_(3)Gd(PO_(4))_(3)晶体中实现了93 mW最高功率和17.1%斜效率的1567 nm连续激光输出。

绿色YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉与PMMA/YVO_4∶Er^(3+)纳米复合材料制备及性能研究

采用溶剂热法成功制得YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉,并基于甲基丙烯酸甲酯(MMA)的本体聚合反应,采用简单的溶液混合法将YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉引入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,最终成功制得PMMA/YVO_4∶Er^(3+)纳米复合材料。实验表明,YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉具有绿光发射。当Er^(3+)离子的浓度为0.8%时,YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉的发光强度最强,达到1292cd。YVO_4∶Er^(3+)纳米荧光粉在225~350nm的紫外区有很强的吸收峰。PMMA/YVO_4∶Er^(3+)纳米复合材料具有良好的透光性,不仅在紫外光照射下具有绿光发射,而且能有效提高PMMA滤除紫外光的能力。

1550 nm激发LuVO_(4):Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉上转换发光特性及温度传感特性

1550 nm红外光作为一种新型上转换光源,具有对人眼损伤小、成本低等优点。为探究1550 nm激发下的上转换发光特性与温度传感可行性,采用高温固相法制备了特定浓度Er^(3+)、不同浓度Yb^(3+)的LuVO_(4)共掺粉体。利用XRD、SEM手段对材料进行表征,探究其在1550 nm激发下的发光性质及在温度传感方面的应用潜力。结果表明,在1550 nm激发下,存在绿光(524 nm和553 nm)和红光发射(660 nm);近红外区域存在较强的801 nm发射。最佳发光强度组分为LuVO_(4):0.2Er^(3+)/0.05Yb^(3+)。可见光区域的发光过程均为三光子过程。此外,在326~596 K范围内,材料存在最大温度灵敏度Sr(524/553)为0.31%K-1@326 K。在1550 nm激发下,LuVO_(4):Er^(3+)/Yb^(3+)材料具有良好的发光性能,显示出在光学测温领域具有潜在应用价值。

Er^(3+)∶YVO_4的频率上转换动力学分析

测量并分析了980nm抽运下Er3+∶YVO4晶体的上转换荧光,建立了描述Er3+离子跃迁的速率方程。通过求解速率方程并拟合1550nm,980nm和550nm的荧光衰减实验曲线,得到了4I13/2+4I13/2→4I15/2+4I9/2,4I11/2+4I11/2→4I15/2+4F7/2的频率上转换系数C22=9.221×10-17cm3s-1,C33=7.545×10-17cm3s-1。通过测量980nm抽运下的550nm荧光衰减谱,得到了4S3/2能级的主要上转换机制是以激发态吸收为主。

Er^(3+)∶YVO_4中Er^(3+)的光谱参数计算

根据掺杂Er3+(0.5%)的YVO4样品的吸收光谱,用Jubb—Ofelt理论拟合出唯象强度参量Ωλ,并由此计算了激发能级的振子强度、自发辐射跃迁速率、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量。并根据这些光学参量,分析了Er3+∶YVO4晶体的应用价值。其中,特别是4I13/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2等几个强发光能级具有较大的振子强度(大于10-6)和积分发射截面(大于10-18cm),分别分析了它们的应用前景,因此非常值得关注。并且,本文结果和Capobianco等所报道的Er3+(2.5 mol%)∶YVO4晶体强度参量结果很相近。而且,通过比较掺Er3+钒酸钇晶体和掺Er3+其他晶体的光学性能,可以看出钒酸钇晶体作为激光晶体的优点。最后,还根据Er3+在晶体中的对称性,利用群论讨论了Er3+在YVO4晶场中各能级的劈裂情况。

Er^(3+):YVO_4晶体1550nm荧光特性

测量了Er3+:YVO4晶体的吸收谱,得到Er3+离子在YVO4晶体中的光辐射特性。通过Dexter理论计算得到了4I13/2+4I13/2→4I9/2+4I15/2和4I11/2+4I11/2→4F7/2+4I15/2的交叉弛豫几率分别为P1=6.718×105s-1和P2=1.676×105s-1,同时建立了描述Er3+离子跃迁的动力学模型,利用速率方程讨论了P1、P2对1550nm荧光的影响。

YVO_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)/Er^(3+)上转换材料发光特性与温敏特性研究

基于非热耦合能级荧光强度比(NTCL-FIR)技术能够极大地提升测温灵敏度,但是采用多项式拟合基于NTCL-FIR数据时,难以给出准确的拟合公式,对于灵敏度的计算将产生较大的误差。通过简单的高温固相法合成了YVO_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)/Er^(3+)上转换材料,对样品的结构和形貌进行表征。荧光光谱表明,所制备的材料呈现蓝光(477nm)、绿光(528nm和552nm)和近红外光(801nm)发射,采用色度坐标和相关色温标定样品的发光颜色,并对其发光机制进行分析。通过程序准确地拟合FIR(I_(528)/I_(477))数据点,并获得其拟合公式。最后,对比基于NTCL-FIR和热耦合能级荧光强度比(TCL-FIR)的测温灵敏度发现,基于NTCL-FIR的绝对灵敏度(0.0290@320K)和相对灵敏度(1.506@316K)度均优于基于TCL-FIR的绝对灵敏度和相对灵敏度。综上所述,YVO_(4)∶Yb^(3+)/Tm^(3+)/Er^(3+)上转换材料在温度传感领域表现出较大的潜力。

YVO_4:Er^(3+)/Yb^(3+)纳米纤维的静电纺丝制备及表征

实验采用静电纺丝技术和高温煅烧法结合制备YVO_4∶Er^(3+)/Yb^(3+)纳米纤维,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对其物相结构、尺寸与形貌进行了基本的表征。并系统地研究了YVO_4∶Er^(3+)/Yb^(3+)纳米纤维的上转换发光性能。结果表明,YVO_4∶Er^(3+)/Yb^(3+)纳米纤维的红色发射与绿色发射,均随激光工作电流强度的增大而增大,都随着温度的升高呈现单调下降趋势。

Yb^(3+):YVO_4晶体的生长及光谱性能研究

采用提拉法生长出光学质量优良的Yb3 + :YVO4晶体 ,研究生长过程中工艺参数的控制。测得掺杂浓度为18.1%Yb3 + :YVO4晶体中Yb3 + 离子的有效分凝系数Keff为 0 96。测定了不同Yb3 + 离子掺杂浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱 ,并分别计算了不同掺杂浓度下Yb3 + :YVO4晶体的光谱参数。本文总结和解释了掺杂浓度影响其性能的规律 ,讨论了Yb3 + :YVO4晶体作为激光晶体的优点。

YVO4：Sm3＋红色发光材料的熔盐法合成与光谱性能

采用熔盐法合成了YVO4∶Sm3+红色发光材料.用X射线粉末衍射对其结构进行表征,证实样品为具有锆石结构的YVO4相;测定了样品的激发与发射光谱;分析了不同的掺杂浓度和烧结温度对样品发光强度的影响.研究结果表明,采用熔盐法合成的样品均可以产生Sm3+的特征发射,但是与其它方法相比,熔盐法合成样品位于647 nm处Sm3+的4G5/26-H9/2发射明显得到加强,从而使得样品发出明亮的红光,而不是其它合成方法获得的橙色光.当掺杂浓度为1%(摩尔分数)且在500℃下烧结5 h后,熔盐法得到的YVO4∶Sm3+荧光粉的发光强度最大.

YVO4：Eu^3＋纳米荧光粉的水热法合成及其光致发光性能的研究

以NaVO3,Y2O3,Eu2O3为原料,采用水热法在不同pH值(pH=6.5,8.2,10.1,13)条件下合成了具有不同形貌与颗粒尺寸的YVO4∶Eu3+纳米荧光粉。利用XRD,TEM和荧光光谱仪对样品的结构、形貌和光致发光性能进行了研究。实验结果表明:所合成样品均为具有四方锆石结构的YVO4∶Eu3+纳米晶,溶液pH值对所合成样品的形貌与颗粒大小均有明显影响,而且光致发光性能与样品的形貌有关,YVO4∶Eu3+棒状纳米荧光粉因具有较高结晶度而具有较高的荧光强度。

紫外光激发Ce^(3+)掺YVO_4蓝光发射性能研究

利用提拉法生长了YVO4和掺2.0at%CeO2(或Ce2(CO3)3)的YVO4:Ce3+晶体。样品的XRD测试表明Ce3+代替Y3+进入晶格,Ce3+的加入并没有影响YVO4的晶格结构。XPS测试显示YVO4:Ce3+晶体中Ce离子3d分裂为882.0、885.8、902.9、908.0和915.9 eV等5个峰,峰位表明样品中铈离子是以Ce3+和Ce4+两种价态形式存在。YVO4和YVO4:Ce3+激发谱都呈现出260~360 nm宽带激发,此激发带源于基质中VO43-离子团的配体O到V的电荷迁移吸收。使用325 nm的紫外线激发时,两种样品均可发出以440 nm为中心的宽带蓝光,其中YVO4发射峰应归属于VO43-离子团中3T2→1A1和3T1→1A1跃迁;而YVO4:Ce3+的蓝光发射则来源于Ce3+的5d→4f的跃迁。分析可知YVO4:Ce3+中VO43-的π轨道和Ce3+的电子波函数能有效地重叠,使得VO43-和Ce3+可通过交换作用有效地向Ce3+传递能量,可大幅提高Ce3+的蓝光发射强度。实验结果显示YVO4:Ce3+可作为UV-LED管芯激发的白光发光二极管用高亮度蓝色发光材料。

NaYF_4∶Er^(3+)的水热合成及其紫外上转换发光性能

采用水热法制备了Er3+掺杂的NaYF4上转换发光材料,X射线衍射结果表明,当反应温度为180℃和200℃时,晶体属于六方晶型和四角晶型混合相态;当反应温度为220℃时,该晶体属于纯六方晶型结构。SEM和TEM观察发现,晶粒为六角形,样品颗粒分散性好,平均粒径约为100 nm。荧光光谱测试结果表明,当激发波长为500 nm时,样品发射出紫外光。从Er3+能级图谱可以得出,Er3+基态电子4I15/2首先跃迁到2H11/2与4S3/2能级上,随即经过能量转移上转换过程(ETU)分别发射出310 nm和340 nm的紫外光。结合Er3+发光机理可以推出上转换峰310 nm和340 nm均属于双光子过程。研究结果表明,以NaYF4为基质掺杂Er3+产生的紫外上转换光在生物成像、光催化发应及生物标记等方面有着广阔的应用前景。