Efficient Near-Infrared Quantum Cutting in Tm3＋/yb3＋ Codoped LiYF4 Single Crystals for Solar Photovoltaic

Downconversion （DC） with emission of two near-infrared photons about 1000 nm for each blue photon absorbed was obtained in thulium （Tm3＋） and ytterbium （Yb3＋） codoped yt- trium lithium fluoride （LiYF4） single crystals grown by an improved Bridgman method. The luminescent properties of the crystals were measured through photoluminescence excitation, emission spectra and decay curves. Luminescence between 960 and 1050 nm from yb3＋： 2Fs/2--＋2FT/2 transition, which was originated from the DC from Tm3＋ ions to Yb3＋ ions, was observed under the excitation of blue photon at 465 nm. Moreover, the energy transfer processes were studied based on the Inokuti-Hirayama model, and the results indicated that the energy transfer from Tm3＋ to Yb3＋ was an electric dipole-dipole interaction. The max- imum quantum cutting efficiency approached with 0.49mo1% Tm3＋ and 5.99mo1% Yb3＋. increasing the energy efficiency of crystalline energy part of the solar spectrum. up to 167.5% in LiYF4 single crystal codoped Application of this crystal has prospects for Si solar cells by photon doubling of the high

Er3＋/Yb3＋共掺氟硅酸盐玻璃陶瓷的制备及其量子剪裁发光行为

本文报道了一类组成为50SiO2-10Al2O3-20ZnF2-20SrF2-3YbF3-0.05ErF3(mol%)的氟氧化物玻璃陶瓷的制备及其量子剪裁发光行为。XRD和TEM分析结果显示,玻璃陶瓷中均匀分布有尺度10~40nm的SrF2析晶相。光谱研究表明,玻璃陶瓷在Er3+激发峰波长377nm激发下存在Er3+向Yb3+的有效能量传递,可实现包括量子剪裁效应在内的波长变换功能。随着热处理温度的升高,玻璃陶瓷的近红外977nm发光逐渐增强,荧光寿命显著增长。

欧洲葡萄NF-YB3基因克隆与表达分析

为探究VvNF-YB3基因在葡萄生长发育和响应非生物胁迫过程中的功能,以无核白为试材,克隆得到了VvNF-YB3基因编码区序列,全长为624 bp,编码207个氨基酸,蛋白质等电点6.31,不稳定指数27.66,总平均疏水指数-0.738,为一酸性、稳定的亲水蛋白。通过生物信息学分析发现,VvNF-YB3基因位于10号染色体,含有1个内含子,编码蛋白质存在1个CBFD_NFYB_HMF结构域,与河岸葡萄NF-YB3相似性最高。VvNF-YB3的二级结构中α-螺旋和无规则卷曲占比较高,三级结构为单体的螺旋-卷曲-螺旋,启动子中包含响应激素和胁迫的多个顺式作用元件。VvNF-YB3基因在葡萄的叶片、卷须、花、幼果和茎中均表达,且在成熟的叶片中表达量最高。PEG模拟的干旱、低温和高温胁迫均可影响VvNF-YB3基因的表达,VvNF-YB3为一胁迫响应基因。VvNF-YB3的互作蛋白大多是核因子Y家族的亚基,ERF、bHLH、ARF等27个转录因子可能调控VvNF-YB3基因的表达。由此推测,VvNF-YB3基因可能通过受到上游转录因子的调控并与其他NF-Y蛋白互作响应各种环境胁迫。

放电等离子烧结Ce、Yb共掺钇铝石榴石稀土荧光粉及其在光伏电池中的应用

通过多场耦合实现快速低温烧结的放电等离子技术具有快速、节能和环保等显著优势,在诸多工业领域中得到广泛应用。利用该技术合成Ce^(3+)、Yb^(3+)共掺钇铝石榴石稀土荧光粉,通过物相结构、形态和光谱特性对稀土荧光粉进行综合分析。结果表明,放电等离子烧结工艺有利于Ce^(3+)和Yb^(3+)嵌入钇铝石榴石的晶格中,晶格常数为1.2005 nm。经研磨后的稀土荧光粉颗粒粒径为1~2μm,YAG:Ce^(3+),Yb^(3+)稀土荧光粉的发射光谱峰值为552 nm和720 nm。具有光转换功能的光伏电池的测试结果表明,光伏电池相对外量子响应在500~1000 nm波长范围内有明显改善,同时短路电流密度高达35.95 mA/cm^(2),增益达0.51 mA/cm^(2),光电转换效率相对提高1.91%。

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.

基于NaYF_4:Yb^(3+),Er^(3+)上转换发光材料的色彩设计

采用共沉淀法制备β-NaYF4:Yb3+,Er3+。X射线衍射图谱结果表明退火有利于β相生长。样品在970nm处有一强烈吸收峰,利用980nm激光激发样品,实现红、绿、蓝三色上转换发光;其中蓝光相对较弱,红、绿光的发射峰分别为521,539,659nm。速率方程表明红、绿发射对应跃迁均是双光子过程,实验结果与理论分析相符。此外,对红、绿发射带面积比的研究表明激发功率和Yb3+掺杂量影响发光颜色;进而可实现简便的色彩设计。

烧结温度对Er^(3+)/Yb^(3+)共掺氟氧化物粉末上转换发光的影响

采用高温固相法在600～1100℃范围内选择6个不同烧结温度制备了系列相同配方的Er3+/Yb3+共掺氟氧化物上转换发光粉末。在室温下对各样品采用波长为980nm泵浦光激发,肉眼均可观察到峰值位于658nm、539nm和523nm处的上转换红光和绿光,分别对应于Er3+的4F9/2→4I15/2和4S3/2/2H11/2→4I15/2能级跃迁,且红光强度大于绿光强度。通过比较,各样品的上转换图谱形状完全相同,而红绿上转换发光强度明显不同,800℃烧结制得样品的红绿荧光强度最强。样品的绿色荧光强度与红色荧光强度的比值随烧结温度升高而增加。通过各样品的X射线粉末衍射图谱(XRD)分析其成分结构,发现烧结温度对样品的成分含量有较大影响。通过测量不同烧结温度下制得样品的上转换发光强度与激发功率的变化关系,发现不同烧结温度可改变样品的上转换发光机理。

In_2O_3∶Ho^(3+),Yb^(3+)纳米晶的制备与上转换发光

以乙二醇为溶剂,采用低温溶剂热法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂In2O3纳米晶。利用X射线晶体衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对粒子的结构和形貌进行表征,结果表明,合成的样品为纯的立方相In2O3,颗粒尺寸约为30 nm。通过上转换发光(UCL)光谱研究了粒子的上转换发光性质,在980 nm半导体激光激发下,In2O3∶Ho3+,Yb3+纳米晶发射出强的绿色和弱的红色上转换发光,分别归属于Ho3+离子(5F4,5S2)→5I8和5F5→5I8跃迁。研究了不同Ho3+和Yb3+离子掺杂浓度对上转换发光性能的影响,确定了Ho3+和Yb3+最佳掺杂摩尔分数分别为3%和4%。双对数曲线显示,绿光和红光的发射过程均为双光子吸收过程。对样品的上转换发光机制进行了初步讨论。

Na^+掺杂对LiYF_4∶Er^(3+)/Yb^(3+)上转换发光性能的影响

上转换发光材料由于低的发光效率,限制了其在太阳电池中的实际应用。为解决此问题,采用溶剂热法制备了LiYF4∶Er3+/Yb3+上转换发光颗粒,在LiYF4基质中引入Na+来打破Er3+周围晶体场的对称性,增强其发光性能。研究了Na+掺杂对LiYF4∶Er3+/Yb3+的结构、形貌及其发光的影响。结果表明:掺杂的Na+可以裁剪Er3+周围的晶体场,当Na+摩尔分数为15%时,得到了较大的发光增强,绿光和红光发射分别获得4.2倍和2.9倍的增强。Er3+周围晶体场对称性的降低和材料中OH基团的减少是其发光增强的主要原因。

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺杂ZBLAN玻璃的多光子紫外上转换发光

利用光谱分析手段研究了熔融淬火法制备的Tm和Yb共掺杂的重金属氟化物玻璃ZrF4-BaF2-LaF3-A1F3-NaF的上转换发光性质.在980 nm连续激光的激发下,观察到了较强的363 nm(1D2→3H6),347nm(1I6→3F4)和291 nm(1I6→3H6)的紫外上转换发光,以及中心位于454 nm,475 nm,643 nm,687 nm和804 nm的上转换荧光.这些上转换发射所对应的f-f跃迁为1D2→3F4,1G4→3H6,1G4→3F4,3F3→3H6和3H4→3H6.根据上转换发光强度随泵浦光功率的双对数变化关系得到,347 nm和363 nm的发光分别属于5光子和4光子上转换过程.结果表明:Tm和Yb共掺杂的ZrF4-BaF2-LaF3-A1F3-NaF玻璃可以有效地把近红外波段的激光转化成紫外波段的光.

BaY_2ZnO_5:Tm^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的试验优化设计合成及发光性质研究

为了获得BaY_2ZnO_5:Tm^(3+)/Yb^(3+)荧光粉材料的最大蓝色上转换发光强度,采用正交试验设计与二次通用旋转组合设计相结合的两步连续优化法对Tm^(3+)和Yb^(3+)掺杂浓度进行全局优化,得到该体系最强蓝光发射下的离子掺杂最佳浓度.采用高温固相反应法合成出蓝色上转换发光强度最强的BaY_2ZnO_5:Tm^(3+)/Yb^(3+)荧光粉材料,并对样品的晶体结构和上转换发光性质进行了研究.980nm红外光激发下,测量了最优样品在不同激发电流下的上转换发射光谱,由强度制约关系确定样品的蓝色上转换发光为三光子过程.测量了最优样品温度相关的上转换发射光谱,发现样品的蓝色上转换发光强度随着样品温度的升高而持续减弱,即发生了温度猝灭现象,计算得激活能约为0.602eV.

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺碲酸盐玻璃陶瓷的光谱性质(英文)

利用熔融淬火法在900℃下成功制备出原料比为60TeO2-10CaF2-25H3BO3-1Er2O3-4Yb2O3的Er3+/Yb3+共掺杂透明玻璃陶瓷。利用XRD和TEM验证了玻璃陶瓷中存在Er2Te5O13纳米微晶,并由Raman测试得知其声子能量为886 cm-1。分别测量了其上转换和下转换发射谱,发现不同激发光源下的发光过程中红、绿光发射强度有明显不同,并分别对其能量传递过程进行了讨论。

级联双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤放大器的增益瞬态

基于速率方程的离散算法,首次实现了对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤放大器级联链路增益瞬态的分析。研究了级联链路中功率漂移与撤除信道数及级联放大器数量的关系。

CaO对提高Er^(3+)/Yb^(3+)共掺ZrO_2上转换发光效率的研究

采用固相反应法在1000℃烧结得到了Er3+/Yb3+共掺杂ZrO2-CaO粉末样品,样品在980 nm激发下发射较强的绿红光,发射光谱显示三个主要发射峰,中心波长依次为658 nm、544 nm和530 nm,文中利用速率方程讨论了样品的上转换发光与抽运功率的关系,对绿红光的上转换发光途径进行了分析。通过XRD检测发现,在ZrO2基质中加入适量的CaO有利于提高样品的上转换发光效率。

二价碱土金属氟化物对Er^(3+)/Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺氟氧锗酸盐玻璃热稳定性和光谱特性影响的研究

制备了分别含有MgF2,CaF2,SrF2或BaF2的Er3+/Tm3+/Yb3+共掺氟氧锗酸盐玻璃试样和包含BaF2纳米晶的玻璃陶瓷试样,所制备试样均具有良好的透光性。对试样的热稳定性和上转换发光特性进行了研究。通过分析试样的吸收光谱发现,随着所含二价阳离子原子量的增大,试样的紫外吸收截止波长明显向短波方向移动。结果显示:通过改变所含二价碱土金属离子的种类能够对激发光的颜色进行调节,特别值得关注的是Mg2+的影响;结果证实:通过对包含二价碱土金属的玻璃进行微晶化处理或者增加二价碱土金属的含量均能提高上转换发光的强度。

基于光纤平移的窄线宽可调谐Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器

针对输出耦合镜旋转调谐时输出光束方向变化问题,设计了一种光纤位置平移、而调谐输出光束方向不变的光纤激光器系统。运用光栅方程,分析了光纤平移的调谐机理;采用输出与反馈光束耦合模型,分析了输出增益线宽随光纤位置、光束半径的变化。理论分析表明:该光纤激光器可获得线宽小于0.2nm的调谐激光输出。实验结果表明,该激光器在波长为1543.446nm处获得的调谐输出功率最大,达到470mW,计算的斜率效率为23.9%;整个调谐区域达到36nm,调谐范围内激光的3dB线宽小于0.08nm。

Ho^(3+)/Yb^(3+)∶8YSZ纳米粉体制备及发光性能研究

通过化学共沉淀法制备Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺杂的氧化钇稳定的氧化锆(8YSZ)纳米粉体。研究了煅烧温度对Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺杂8YSZ纳米粉体荧光光谱和上转换发光性能的影响。结果表明:在448 nm波长激发光激发下,Ho^(3+)/Yb^(3+)∶8YSZ纳米粉体有一个549 nm的绿光发射峰,随着煅烧温度的升高,Ho^(3+)/Yb^(3+)∶8YSZ纳米粉体的荧光强度先升高后降低。980 nm波长激光激发下,Ho^(3+)/Yb^(3+)∶8YSZ纳米粉体在450~750 nm范围内有一个中心波长在539 nm的绿光发射峰和一个中心波长在650 nm的红光发射峰,随着煅烧温度的升高,纳米粉体的颗粒尺寸增大的同时,其上转换发光强度也逐渐增大。

Tm^(3+)/Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂的镓锗酸盐玻璃光谱性能及能量传递

采用熔融淬冷法制备得到透明的Tm^(3+)/Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂镓锗钠玻璃。对比研究了808 nm和980 nm激发下Tm_2O_3含量对样品可见-红外光学光谱特性的影响。结合稀土离子能级结构,分析了Tm^(3+)、Er^(3+)和Yb^(3+)离子之间的能量传递机制。结果表明:在808 nm和980 nm的激发下,Tm^(3+)/Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂样品中均观察到了473,655,521,544 nm的蓝、红和绿光。在808 nm激发下,随着Tm^(3+)浓度的增加,Tm^(3+):1 800 nm和Er^(3+):1 530 nm发射强度的比率I1.8/I1.53逐渐增大。由于在Tm^(3+)和Er^(3+)间的能量传递有效地改变了红光和绿光的发射强度,473,521,655 nm的发光强度呈现先升高再降低的趋势,在Tm_2O_3掺杂摩尔分数为0.3%时达到最大值。而在980 nm激发下,由于Yb^(3+)对Er^(3+)和Tm^(3+)的能量传递起主要作用,使得其上转换红光(655 nm)、绿光(521 nm和544 nm)和蓝光(473 nm)的发光强度高于808 nm激发下的上转换发光。

Tm^(3+)/Yb^(3+)/Er^(3+)共掺氟氧硅酸盐玻璃的上转换发光特性

利用熔融法制备了Tm3+/Yb3+/Er3+共掺氟氧硅酸盐玻璃.在980nm LD激发下,研究了Tm3+离子和Er3+离子之间的能量传递和Tm3+离子的上转换荧光,分析了Tm3+离子的上转换机理,发现蓝色上转换荧光是三光子过程对应于1 G4→3 H6的跃迁,而红色上转换荧光是双光子过程对应于1 G4→3 F4的跃迁.比较不同掺杂摩尔分数的样品的荧光强度,发现Tm3+离子的最佳掺杂摩尔分数为0.2%.

Er^3＋/Yb^3＋/Tb^3＋共掺氟氧锗酸盐玻璃上转化发光性质及机理研究(英文)

在980nm激发下,研究了Er3+、Yb3+和Tb3+单掺或共掺氟氧锗酸盐玻璃的上转换发光性质和机理.室温下,观察到了强的绿色和红色上转换发光,其发光中心位于524、546和658nm处,分别对应于Tb3+离子的5D4→7FJ(J=5和0)和Er3+离子的(2H11/2、4S3/2和4F9/2)→4I15/2跃迁.研究了TbF3、YbF3掺杂浓度以及激光功率对上转换发光强度的影响,讨论了Er3+、Yb3+和Tb3+之间的能量传递和上转换机理.