稀土发光离子(Er^3+,Dy^3+,Eu^3+)掺杂Ce0.8Gd0.2O1.9光学性能的研究

通过甘氨酸-硝酸燃烧法双掺杂制备Ce0.8Gd0.95M0.05O1.9(M=Er^3+,Dy^3+,Eu^3+)(CGMO)固体电解质。利用紫外可见分光光度计和分子荧光光度仪对3种掺杂不同稀土离子在不同烧结温度下得到的CGMO进行光学性能测试,并监测不同烧结温度下CGMO晶界的变化规律。测试结果表明,CGMO均在1673K时结晶程度最好,光子和电子传导能力最优。对比SEM形貌,Ce0.8Gd0.95Dy0.05O1.9电解质具有灵敏度高且可行性强的优势,对于改善GDC烧结条件有一定的指导意义。

发光等离子体对6GHz高功率微波的防护性能研究

为研究发光等离子体对高功率微波的防护性能,建立了一维条件下等离子体与高功率微波相互作用的物理模型,并采用数值仿真得到了不同条件下的微波透射效果,分析了发光等离子体对高功率微波的防护性能。随后,实验研究了双层柱状等离子体阵列对6 GHz高功率微波脉冲的透射效果,实验结果与仿真结果相符,说明高功率微波的入射使等离子体产生了非线性效应。实验结果还表明,TE极化时的防护效果要优于TM极化时的防护效果;等离子体击穿场强阈值随电场作用空间的增大而减小;TE极化时等离子体对高功率微波脉冲的屏蔽效能最高可达13 d B,且随入射功率的增大而进一步增大。

Tb^(3+)离子发光探针研究Ca^(2+),La^(3+)和Al^(3+)与拟南芥钙调素的竞争结合

利用Tb3+ 离子的发光 ,研究了Tb3+ 与拟南芥钙调素 (CaM )结合的荧光光谱及荧光滴定曲线特点 ,然后利用Tb3+ 4·CaM系统在 2 2 1nm直接激发和 2 80nm敏化激发的光谱变化研究了Ca2 + ,La3+ 和Al3+ 与拟南芥钙调素 (CaM )的竞争结合作用。结果表明 :Tb3+ ,La3+ 与钙调素的竞争结合能力强于Ca2 + ,而Tb3+的竞争结合力又大于La3+ ,Ca2 +与钙调素的结合力远大于Al3+。竞争实验的结果从分子水平上揭示了Tb3+ ,La3+ 和Al3+ 等金属离子生物效应可能的分子机制。

非稀土离子Bi^(3+)掺杂钒酸盐发光材料的制备及性能研究

商用荧光粉钇铝石榴石(Y3Al5O12∶Ce^(3+),简称YAG)具有发光效率高、易于合成等优点,但因其缺少红光成分导致半导体发光二极管(LED)显色指数偏低,色温偏高。为了解决这种不足,合成了一系列非稀土离子Bi^(3+)掺杂钒酸盐材料,并对其光学性能进行研究。结果表明:水热法合成的GdVO_(4)∶Bi^(3+)分散均匀、粒径为50nm左右,其发射峰在535~680nm范围,最强发射峰位于568nm,对应于Bi^(3+)的3P1→1S0特征跃迁,呈现出Bi^(3+)特征的黄色荧光。与主流白光LED荧光粉YAG相比较,GdVO_(4)∶Bi^(3+)荧光光谱向红光方向移动了120nm左右,最强发射峰红移了约30nm。基于此,首次探讨了GdVO_(4)∶Bi^(3+)黄色荧光粉在白光LED中的应用。

气相色谱-双等离子体硫化学发光检测器分析天然气中硫化物

采用气相色谱-双等离子体硫化学发光检测器对天然气中的痕量硫化物进行了分析。用在线硫化物稀释装置对高浓度硫化物进行在线稀释,保证了低浓度硫化物配制的准确性,节省了购买标准样品的成本。稀释后的硫化物直接进入气相色谱仪进行分析。对方法的长期稳定性和短期稳定性进行了考察,结果表明,峰面积的RSD均小于5%,检出限达到10-9(v/v)水平。该方法适合于低浓度硫化物样品的分析检测。

不同离子辐照氟化锂材料时原位发光光谱测量分析

在BNU400注入机上搭建的离子激发发光(ion beam induced luminescence,IBIL)测量装置上,开展了相同能量(100 keV)条件下的3种离子(H^+、He^+以及O^+)辐照氟化锂材料时的IBIL光谱的原位测量工作,对比研究离子种类对氟化锂材料辐照缺陷的生成及其演变行为的影响.结合SRIM(Stopping and Range of Ions in Matter)模拟的结果,可以发现He^+辐照时的IBIL光谱强度最高,这是由于He^+激发产生的电子空穴对密度高于H^+,而O^+辐照时由于激发出的电子空穴对密度过高引起的非辐射复合比例增加,从而导致发光效率过低;质量数越大的离子辐照时,核阻止本领越大,会加快缺陷的生成和湮灭速率,降低达到平衡状态时的发光强度.近红外波段的F^-3/F^+2色心发光峰强度及其演变行为表明其耐辐照性能好于可见光波段的F2色心.

高低温条件下氟化锂材料的离子激发发光光谱分析

在北京师范大学GIC4117串列加速器原有离子激发发光(ion beam induced luminescence,IBIL)分析靶室基础上,安装了可实现80—900 K温度范围内精确控温的冷热样品台,实现高低温条件下IBIL光谱的测量.添加金硅面垒探测器,在离子辐照材料样品过程中同步采集背散射离子的计数,实现束流的在线监测.在不同温度下,利用2 MeV H^+束轰击氟化锂样品,获得的IBIL光谱中可明显观察到温度对不同发光中心发光效果的影响:激子峰和杂质峰发光在低温条件下更为清晰;高温时各类型F色心的发光强度在较小的注量下即可达到饱和值或开始衰减.辐照初期受扰激子峰(296 nm)发光强度的上升过程表明不能排除受扰激子峰与点缺陷发光中心相关的可能性,激子峰强度的上升源自低注量时核弹性碰撞产生的应变键;温度对空位迁徙速率及非辐射复合的影响是造成发光强度随注量演变差异的重要原因.

利用离子激发发光研究ZnO离子注入和退火处理的缺陷变化

在北京师范大学GIC41172×1.7 MV串列加速器上,利用离子激发发光(ions beam induced luminescence,IBIL)技术研究了2 MeV H^+注入ZnO的缺陷变化及473和800 K退火处理对缺陷的恢复作用.实验表明,在2 MeV H^+的辐照下,晶体内部产生的点缺陷会快速移动、聚集成团簇,从而抑制发光.473 K退火后的受辐照ZnO晶体内仍存在着大量的缺陷和团簇,而这些缺陷和团簇作为非辐射中心抑制着ZnO晶体的发光.800 K的退火处理可以显著地分解辐照过程中形成的团簇,也可以帮助点缺陷回到晶格位置,从而减少晶体内部的不平衡缺陷,提高晶体的结晶度,使退火后的受辐照ZnO样品IBIL光强大幅度增强.

基于Voigt函数拟合的离子激发发光光谱分峰方法

离子激发发光(IBIL)分析作为一种实时原位的光谱分析技术,由于其对样品内部结构的敏感性,给我们分析样品光谱谱峰信息带来了一定的困难。为了准确地对离子激发发光能谱进行分峰以便更加清晰地判断材料内部不同缺陷的发光中心,提出了一种利用Voigt函数,通过L-M(levenberg-marquardt)非线性最小二乘算法对100和200 K温度时ZnO的IBIL能谱中深能级发射(DBE)峰进行分峰的方法。通过对比Gauss函数和Voigt函数对能谱拟合后峰位随注量的波动情况,发现使用Voigt函数拟合得到的峰位更加稳定,并且收敛速度更快。同时通过对使用Voigt函数拟合后得到的峰中心位于1.75,1.95和2.10 eV三个子峰的高斯函数半高宽与洛伦兹函数半高宽比较,发现洛伦兹函数半高宽约为高斯函数半高宽的1/10,而且100 K时的1.95 eV峰,200 K时1.75和1.95 eV峰,其洛伦兹峰半高宽数值为10^(-10)量级以下,说明其中非均匀展宽(高斯展宽)仍然是谱峰展宽的主要机制;而电子与声子散射作用是洛伦兹展宽的主要机制。对于涉及导带中大量电子的2.10 eV子峰,其在200 K时洛伦兹函数半高宽明显大于100 K时,由于在温度较高时,由于晶格热振动加剧,且电子热运动加强,增大了散射概率,导致电子与声子的散射作用加强,从而对洛伦兹谱线进一步展宽。而峰中心位于1.75 eV的红光,其主要与V_(Zn)相关,在100 K时其子峰的洛伦兹半高宽为0.02 eV,但在200 K时变得极小,这可能是由于100 K时V_(Zn)束缚的电子或激子在200 K获得足够的热动能摆脱了V_(Zn)束缚,减弱了与周围的晶格的散射作用,从而使得洛伦兹展宽变得极弱。实验结果表明Voigt函数更加适用于IBIL能谱拟合分峰,这也为以后IBIL技术应用于其他材料内部结构能谱分析提供了可借鉴的依据。

利用离子激发发光研究低温条件下ZnO发光行为

离子激发发光(Ions beam induced luminescence,IBIL)可以实时原位分析不同温度、不同离子辐照条件下材料内部点缺陷的演变行为。本文利用2 MeV H^(+)研究了300,200,100 K温度下ZnO单晶内部点缺陷发光及其随注量的演变行为。实验中发现ZnO深能级发射和近带边发射,结合Voigt分峰与XPS实验结果,确定红光(1.75 eV)与V_(Zn)相关,橙红光(1.95 eV)来自Zn_(i)到O_(i)跃迁;对于与V_(O)相关的绿光(2.10 eV),其红移可能由于温度降低导致更多电子由导带释放到Zn_(i)。峰中心位于3.10 eV和3.20 eV近带边发射分别来自于Zn_(i)到价带的跃迁和激子复合,红移原因分别为Zn_(i)附近局域化能级和带隙收缩。利用单指数公式对发光强度进行拟合,获得的衰减速率常数(f)可以表征缺陷的辐射硬度,对比发现深能级发射峰在200 K时辐射硬度最大,而近带边发射峰在300 K时辐射硬度最大。

纳米光学功能材料Gd_2O_3:Tb^(3+)的反相微乳合成及发光性能

采用反相微乳液法合成Gd_2O_3:Tb^(3+)纳米粒子,对其晶体结构、发光性能和最佳发光离子浓度进行了研究,并且与草酸盐共沉淀法制得的Gd_2O_3:Tb^(3+)相比,结果表明,其粒径减小,晶体形成温度降低了近100℃.

新型稀土芳香羧酸类配合物的合成及其光致和电致发光性质

合成了新型可溶性稀土芳香羧酸类配合物,测定了有机配体的三重态能级,并考察了其光致发光相对强度、荧光寿命,发现该系列稀土配合物具有很高的光致发光效率。利用其优良的溶解性,采用高聚物掺杂、旋涂技术将其制成薄膜应用于电致发光研究中,成功地制备出具有高色纯度的稀土有机电致发光器件。对于ITO/PVK/PVK∶Tb(AS)3Phen∶PBD/PBD/Al电致发光器件,其最大亮度为32cd·m-2。

氟氧化物氟化物五磷酸盐玻璃中Er^(3+)的直接上转换增敏发光的比较

本文研究了ErYb共掺的氟氧化物玻璃 (ErYb:FOG)、氟化物ZBLAN玻璃和五磷酸盐非晶在 966nm半导体激光激发下的直接上转换敏化发光现象。发现有丰富的上转换发光现象 ,这是由于样品中Yb3 + 的浓度很高 ,Er3 + Yb3 + ,Yb3 + Yb3 + 离子之间的相互作用和能量传递作用都很强造成的。研究发现ErYb :FOG玻璃的直接上转换增敏发光比磷酸盐大 1 0 0～ 1 0 0 0 0 0倍 ;而很有趣的结果在于氟氧化物玻璃的直接上转换增敏发光与ZBLAN玻璃接近 ;这对于提高频率上转换的综合性能是很有意义的。

高硅氧发光玻璃的制备及其荧光性能

石英玻璃具有低膨胀、耐热冲击、高机械强度和高化学隐定性等优点,是稀土和过渡金属发光离子掺杂的优选的基质材料。但发光离子在石英玻璃中容易自发形成团簇,产生浓度淬灭效应,介绍一种用二氧化硅质量分数超过95%的纳米微孔玻璃来抑制发光离子团簇的自发形成的新方法,以制备高发光强度的石英破璃和激光玻璃。该方法是将发光离子浸入微孔玻璃中并在适当气氛中烧结,目前已经制得多种颜色、量子效率接近于1的强发光玻璃,真空紫外光激发发光玻璃,高铒离子掺杂的高硅氧玻璃,还获得了新颖的低膨胀、耐高温的掺钕高硅氧激光玻璃和掺铋红外宽带发光玻璃用这种方法还容易进行多种发光活性离子掺杂,实现不同离子间的能量转换,提高发光强度和改变激发光的波长范围。这种新方法有望扩大石英发光玻璃的应用范围。

常压等离子体对羊毛织物的吸湿快干处理

采用氦及氦与乙炔的混合气体,对羊毛织物进行了1～10min的常压发光等离子体处理.对气体种类、处理时间及后处理染色对羊毛织物吸湿快干性能产生的影响进行了研究.通过芯吸高度、润湿时间、干燥时间和接触角进行吸湿快干效果的评价.用扫描电子显微镜观察了织物表面的形态变化.氦及氦与乙炔的混合气体等离子体处理赋予了羊毛织物吸湿快干性能,经过短时间的处理获得了十分明显的吸湿快干效果.但经过6周的老化,羊毛织物的亲水性明显降低.通过对等离子处理的羊毛织物经活性染料染色,等离子体处理的羊毛织物的亲水性得到改善并且削弱了老化影响.

氟氧化物玻璃陶瓷中铒激活中心的双光子三光子与四光子近红外量子剪裁发光（英文）

研究了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的双光子、三光子与四光子近红外量子剪裁发光。我们测量了掺铒的氟氧化物玻璃陶瓷的X射线衍射谱、吸收谱、从可见到近红外的发光光谱与激发光谱。当Er3+浓度从0.5%增加到2.0%,发现铒离子的~4I_(15/2)→~2G_(7/2),~4I_(15/2)→~4G_(9/2),~4I_(15/2)→~4G_(11/2),~4I_(15/2)→~2H_(9/2),~4I_(15/2)→(~4F_(3/2),~4F_(5/2)),~4I_(15/2)→~4F_(7/2),~4I_(15/2)→2 H11/2,~4I_(15/2)→~4 S_(3/2) ,~4I_(15/2)→~4F_(9/2),与~4I_(15/2)→~4I_(9/2)红外激发谱峰的强度增加了大约5.64,4.26,2.77,7.31,6.76,4.75,2.40,11.14,2.88,和4.61倍,同时,铒离子的~4I_(15/2)→~2G_(7/2),~4I_(15/2)→4 G9/2,~4I_(15/2)→4 G11/2,~4I_(15/2)→2 H9/2,~4I_(15/2)→(~4F_(3/2),~4F_(5/2)),与~4I_(15/2)→~4F_(7/2)的可见激发谱峰的强度减小了1.36,1.93,3.43,1.01,2.24和2.28倍。也就是说我们发现红外发光与激发的强度都增强了2~11倍,与此相伴的可见的发光与激发强度都减小了一到三倍。而且,1 543.0与550.0nm发光的激发谱不仅在峰值波长而且也在波峰形状上非常相近。上述实验结果证实了所看到的现象为多光子近红外量子剪裁发光现象。为了更好的分析量子剪裁的过程与机理,还测量了主要的可见与红外发光强度随激发强度的改变;发现所有可见和红外发光强度都基本上是随激发强度成线性变化关系;其中,可见的发光强度随激发强度的改变呈略大于线形一次幂的变化关系,它是由于小的激发态吸收造成的;而1 543.0nm红外发光强度随激发强度的变化呈略小于线形一次幂的变化关系,它即是量子剪裁发光的特征现象。还发现~4I_(9/2)能级的双光子量子剪裁主要由{~4I_(9/2)→4 I_(13/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ET^(r31)-ET^(a01)交叉能量传递所导致;~4 S_(3/2) 能级的三光子量子剪裁主要由{~4 S_(3/2) →~4I_(9/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ETr53-ETa01和{~4I_(9/2)→~4I_(13/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ET^(r31)-ET^(a01)交叉能量传递所导致;~2H_(9/2)能级的四光子量子剪裁主要由{2 H9/2→~4I_(13/2),~4I_(15/2)→~4 S_(3/2) }ETr91-ETa05,{~4 S_(3/2) →~4I_(9/2),~4I_(15/2)→~4 I_(13/2)}ET^(r53)-ET^(a01)和{~4I_(9/2)→~4I_(13/2),~4I_(15/2)→~4I_(13/2)}ET^(r31)-ET^(a01)交叉能量传递所导致。上述研究结果对目前的全球热点新一代量子剪裁太阳能电池很有价值。

稀土发光材料的今天、明天和未来(上)

今天稀土发光材料主要用于阴极射线荧光屏和紧凑型节能荧光灯。稀土发光材料的明天将用于大屏幕彩电、薄型显示器和节能荧光灯。稀土发光材料的未来将拓展于绿色环保超薄大屏幕显示和薄型平面、立体智能化照明系统。

镧系配合物发光研究

镧系配合物发光体,从广义上说,包括了现在使用的全部稀土无机发光材料及相应有机配合物发光材料。因为稀土无机发光体化合物实际上也是一种配合物,如过去彩电用的YVO4:Eu3+,其中Eu3+发光中心离子就是由VO43-配位而成。

Ag@SiO_(2)核壳纳米颗粒对Eu-PMMA薄膜的发光增强效应

为了提高稀土离子的发光性能,在稀土发光材料中引入了贵金属纳米颗粒。金属等离子体共振可以产生局域电场,作用于稀土离子的发光过程,能达到发光增强的效果。Ag@SiO_(2)核壳结构纳米颗粒可以有效控制金属Ag与稀土离子之间的距离,既能达到等离子体共振增强的效果,又可以避免与发光中心距离过近时产生非辐射能量传递导致的荧光淬灭。用滴铸法先将不同浓度的Ag@SiO_(2)纳米颗粒滴在石英片上,再将Eu(dbm)_(3)phen:PMMA:二氯甲烷混合溶液旋涂制备得到Eu-PMMA复合薄膜。对样品进行形貌表征和发光测量,发现Ag@SiO_(2)纳米颗粒的引入使薄膜的发光强度得到增强,测量的激发光谱的最大增强因子为2.50倍,发射光谱的最大增强因子为2.15倍。同时荧光寿命测量结果显示,含有Ag@SiO_(2)纳米颗粒的薄膜样品的发光寿命也得到延长。在稀土发光材料中引入Ag@SiO_(2)纳米颗粒展现了良好的发光增强效果,且实验方法可操作性强,具有良好的应用潜力。

基于局域表面等离子体增强的NaYF_4:Yb,Er荧光上转换及其应用

阐述了局域表面等离子体共振增强荧光上转换的相关机制,并以此为基础总结了三种调节机制和四种上转换/金属复合材料结构。具有明显增强效果的上转换/金属结构复合材料大致分为四种:掺入Au和Ag纳米颗粒的稀土掺杂基质;core/shell结构;稀土掺杂的NaYF_4靠近金属颗粒或金属纳米线所形成的gap结构;周期性金属阵列结构。最后介绍了它们在生物医学和光电子器件领域的应用进展。