亲水性CIT-NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米粒子的制备及其发光性能研究

采用溶剂热法制备了油溶性稀土掺杂上转换纳米粒子NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+),并利用TEM、XRD、IR、荧光光谱法等考察了反应温度、反应时间、掺杂比等反应条件对纳米粒子形貌、结构、发光性能的影响。结果表明,在反应温度为300℃、反应时间为50 min、稀土离子掺杂比为NaYF_(4)∶20%Yb^(3+),2%Ho^(3+)条件下,制备出的油溶性NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米粒子呈标准六方晶型,尺寸均一、单分散性好,平均粒径为31.55 nm。通过表面配体交换法成功将柠檬酸修饰在其表面,转为亲水性CIT-NaYF_(4)∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米粒子。

Lu^(3+)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体的增强红色上转换发光与光学温度传感性能

采用密封的坩埚下降法技术生长了一系列Lu^(3+)(摩尔分数0、0.6%、1.2%、1.8%)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体。在980 nm LD激发下,观察到单晶体的绿光543 nm(^(5)S_(2)/^(5)F_(4)→^(5)I_(8))、红光656 nm(^(5)F_(5)→^(5)I_(8))以及近红外750 nm(^(5)S_(2)/^(5)F4→^(5)I_(7))上转换发光。从上转换发光强度随激发光强度的变化情况,确定了543 nm、656 nm与750 nm的发光为双光子跃迁过程。研究了Lu^(3+)离子掺杂浓度对其发光强度与荧光寿命的影响情况,随着Lu^(3+)掺杂浓度从0增加到1.8%,单晶体中的656 nm红光逐步增强,543 nm绿光与750 nm近红外光随之减弱,红绿光强度比从0.01增加到了1.55,而543 nm荧光寿命从1.29 ms降低至0.99 ms。Lu^(3+)离子的掺入取代Y^(3+)晶格位,改变了单晶体的局域场环境,导致上转换发光强度的变化。基于随温度变化的上转换红光656 nm(^(5)F5→^(5)I8)与绿光543 nm(^(5)S_(2)/^(5)F4→^(5)I8)的发光强度变化,研究了1.8%Lu^(3+)掺杂Na_(5)Y_(9)F_(32)∶Ho^(3+)/Yb^(3+)/Ce^(3+)单晶体在298~448 K范围内的绝对灵敏度和相对灵敏度最大值分别为0.242%·K^(-1)和0.217%·K^(-1)。

GdVO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)和GdPO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)荧光粉的上转换发光特性研究

为了探究Yb^(3+),Ho^(3+)分别共掺杂在GdVO_(4)和GdPO_(4)两种基质材料的发光差异性,采用高温固相法制备GdVO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)和GdPO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)上转换发光材料。并采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、拉曼光谱(Raman spectroscopy,Raman)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)和荧光光谱对材料的结构、组成、形貌和上转换发光性能进行测试分析。结果表明,合成样品均是纯相,GdVO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)样品形状为不规则块状;GdPO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)样品为米粒状。在980 nm激发下,两种样品都存在绿光和红光发射。与掺杂相同浓度的GdVO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)相比,GdPO_(4):Yb^(3+),Ho^(3+)样品的红绿比较大,色度坐标更接近红光,在生物成像领域具有更大的应用潜力。

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。

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+)/Ho^(3+)共掺碲酸盐玻璃2.0μm发光性质研究

研究了Tm3+/Ho3+离子共掺碲酸盐玻璃的光谱性质,应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的各项光谱参数,推导了速率方程。表明3H4→3F4自发辐射跃迁几率很小,这一跃迁发射为一自终止系统。Tm3+离子3F4上粒子数主要来源于3H4+3H6→23F4的交叉弛豫过程。玻璃的荧光光谱表明,随着Ho2O3浓度的增加,Tm3+离子3F4→3H6跃迁的1.8μm发光强度降低,而Ho3+离子5I7→5I8跃迁的2.0μm发光强度迅速升高,说明Ho2O3浓度的增加,Tm3+离子和Ho3+离子间的能量转移作用逐渐加强。

掺Cr^(3+),Tm^(3+),Ho^(3+)离子的YAG晶体的光谱性能

作者测试了Ｃｒ３＋，Ｔｍ３＋和Ｈｏ３＋离子在ＹＡＧ晶体中的吸收谱、荧光谱及荧光衰减寿命。计算了Ｃｒ３＋向Ｔｍ３＋和Ｈｏ３＋及Ｔｍ３＋向Ｈｏ３＋的能量转移效率。表明在（Ｃｒ，Ｔｍ，Ｈｏ）：ＹＡＧ晶体中由于加入Ｃｒ３＋，Ｔｍ３＋离子，使Ｈｏ３＋离子被敏化，荧光强度增大。（Ｃｒ，Ｔｍ。

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。

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。

Ho^(3+)和Yb^(3+)共掺杂La_(7)P_(3)O_(18)荧光粉的合成及上转换发光性能

通过高温固相技术合成Ho^(3+)和Yb^(3+)共掺杂La_(7)P_(3)O_(18)上转换荧光粉。XRD结果表明,合成样品是空间群为P21/n的单斜结构的La_(7)P_(3)O_(18)晶体和少量La PO4晶体的混合物。紫外可见漫反射光谱结果证实La_(7)P_(3)O_(18)晶体是一种光学带隙为4.10 e V的间接半导体。经980 nm激光激发,Ho^(3+)和Yb^(3+)共掺杂La_(7)P_(3)O_(18)荧光粉发射出Ho^(3+)离子特征的蓝色(486 nm)、绿色(550 nm)和红色(661 nm)特征峰,其中,661 nm处发射峰在样品上转换发光光谱中占主导地位。此外,随着Ho^(3+)和Yb^(3+)掺杂量的增加,样品上转换发光强度先增大后减小。当Ho^(3+)和Yb^(3+)的掺杂量分别达到1%和10%(摩尔分数)时,样品出现浓度猝灭现象,其机制为电四极-电四极相互作用。泵浦功率和发光强度关系表明,样品的绿光和红光发射均源于双光子吸收过程激发。Ho^(3+)和Yb^(3+)共掺杂La_(7)P_(3)O_(18)晶体上转换发光色坐标位于橙红色区域。

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。

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。

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。

应用于2.1μm激光的Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤研究

采用棒管法制备了低羟基含量的Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤。当使用波长为1 560 nm的激光器泵浦Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺光纤时,处于Tm^(3+)基态3H6的电子被激发至3F4能级,进一步通过Tm^(3+)和Ho^(3+)间的能量传递过程3F4→3H6(Tm^(3+)):5I8→5I7(Ho^(3+))(能量失配为745 cm-1)布居Ho^(3+)的5I7能级,5I7能级上的电子向5I8能级跃迁发射出2.1μm的光。使用1 560 nm光纤激光器作为泵浦源,18 cm长的Tm^(3+)/Ho^(3+)氟碲酸盐微结构光纤作为增益介质,获得了波长为2 063 nm的激光输出。所得激光的斜率效率为12.9%,激光阈值为163 m W,未饱和的最大输出功率为40 m W。研究结果表明,Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤可用于制作2.1μm光纤激光器。

Tm^(3+)/Ho^(3+)离子掺杂中红外超快激光技术研究进展(特邀)

稀土离子Tm^(3+)/Ho^(3+)掺杂中红外2μm波段超快激光由于广泛的应用前景成为近十余年来激光领域的研究热点之一。文中首先综述了稀土离子Tm^(3+)/Ho^(3+)掺杂固体/光纤2μm波段超快激光锁模技术进展,包括主动锁模技术以及饱和吸收、克尔透镜、非线性偏振旋转、非线性光环形镜、非线性多模干涉等被动锁模技术;其次,结合激光增益介质及色散管理技术回顾了Tm^(3+)/Ho^(3+)掺杂固体和光纤锁模激光脉冲宽度压缩进展;再次,总结了Tm^(3+)/Ho^(3+)大能量/高功率超快激光技术及进展;最后,对2μm波段超快激光发展趋势进行了总结和展望。

α-TeO2∶Tm^(3＋),Ho^(3＋),Yb^(3＋)纳米材料的红绿蓝色上转换发光(英文)

利用简单的水热合成法成功制备出α-TeO2∶Ho3+,Yb3+、α-TeO2∶Tm3+,Yb3+和α-TeO2∶Tm3+,Ho3+,Yb3+纳米材料,用980 nm的近红外光作为激发光源测定了样品的室温上转换发射光谱。结果表明:样品α-TeO2∶Ho3+,Yb3+分别发射绿光(545 nm)和红光(651 nm),分别对应于Ho3+离子的5S2→5I8和5F5→5I8能级跃迁。随着Yb3+的摩尔分数从5%增加到15%,样品在545 nm处的绿光强度明显变大,发光颜色由黄光向绿光转变。样品α-TeO2∶Tm3+,Yb3+在476 nm处发射出蓝光,对应于Tm3+离子的1G4→3H6能级跃迁,两个弱红光峰(651,675 nm)分别对应于Tm3+离子的1G4→3F4和3F2→3H6能级跃迁。随着Yb3+离子浓度的提高,蓝光与红光的相对强度也在显著提高。基于可调控性蓝光、绿光和红光的产生,α-TeO2∶Tm3+,Ho3+,Yb3+纳米材料能产生不同颜色的光,包括白光。

Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺杂ZnS上转换发光及其温度传感性能

采用高温固相法成功合成了不同摩尔比(Ho^(3+)/Yb^(3+)=1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15、1∶19)的纯六方相ZnS基质上转换材料.X射线衍射对粉体的物相结构进行分析,扫描电子显微显示了荧光粉的形貌和尺寸,能量色散X射线能谱揭示了荧光粉中存在Zn、S、Ho和Yb元素.在980 nm激光的激发下,Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺ZnS的荧光粉发出肉眼可见的明亮的绿光,显示出优异的绿色上转换特性.此外,在303~623 K温度范围内研究了ZnS∶Ho^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的温度传感特性,计算出最大绝对灵敏度为1.26%K^(-1),发光颜色随温度而变化.本工作的研究结果表明稀土掺杂的ZnS基质材料在温度传感应用方面具有很大的潜力.

Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺YAG晶体的光谱研究

研究以800nm二极管激光器激发Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺YAG晶体的上转换发光谱,观察到Tm:~1 D_(2-)~3 H_6、Tm:~1 D_2-~3F_4和Ho:~5S_2-~5I_8的上转换发光跃迁。测量吸收光谱并应用Judd-Ofelt理论计算分析晶体中Ho^(3+)离子的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A和积分辐射截面。结果显示:Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺YAG晶体中Ho^(3+)离子的~5I_7-~5I_8能级跃迁对应2μm辐射,其具有较长的能级寿命及合适的积分辐射截面,适合用于产生2μm激光。