β-NaGdF_4纳米球中Tb^(3+)-Er^(3+)下转换对局域态密度的尺寸效应

以Span 80为模板,采用水热法合成了不同尺寸(4.7～115.5 nm)的β-NaGdF4∶1%Tb3+,1%Er3+纳米晶(NCs)。在Rayleigh限(粒子尺寸小于跃迁波长)下,研究了纳米晶尺寸对局域态密度(Local density of states,LDOS)的影响以及镶嵌在β-NaGdF4纳米球中的Tb3+-Er3+的辐射和无辐射特性,进一步揭示下转换过程的物理机制。基于Tb3+-Er3+处在β-NaGdF4纳米球中的模型,用Green函数方法计算了Tb3+-Er3+发射体的自发发射速率。在介电纳米球内,Tb3+-Er3+发射体的LDOS没有显著的变化。在小尺寸(Rλ)介电纳米球外,按照Chew的理论,发现LDOS有一个类-Gauss分布。如果R>35 nm(在本实验条件下),介电纳米球外则只能观测到LDOS的下降边,LDOS与局域场强的平方E2成正比,因而LDOS的类高斯分布出现的原因应归于小尺寸发射体与局域场相互作用的增强。通过计算纳米晶尺寸与体材料自发辐射速率的比值可直接确定纳米材料中的填充因子。

Bi^(3+)掺杂对YVO_4:Yb^(3+)近红外发光的敏化作用

用主温固相法合成了Yb^(3+)、Bi^(3+)共掺的YVO_4,研究了Bi^(3+)的掺入对YVO_4:Yb^(3+)发光光谱的影响和近红外发光的敏化作用.X射线衍射图谱研究表明:掺入Yb^(3+)、Bi^(3+)之后,基质YVO_4的晶格结构没有发生明显变化.Bi^(3+)的掺入不仅显著增强了样品中Yb^(3+)的特征远红外发光强度,还使YVO_4:Yb^(3+)激发光谱的范围红移,当Bi^(3+)掺入的摩尔分数从0增加到0.05时,样品的最强激发峰位置从335nm红移至352 nm,激发光谱范围由300-360 nm扩宽至300-430 nm.优化的Bi^(3+)掺入量为0.03.初步讨论了VO_4^(3-),Bi^(3+)Yb^(3+)间的能量传递机理.结果表明Bi^(3-)的共掺使YVO_4:Yb^(3+)样品对长波紫外光的响应性能大大改善,作为一种基于量子剪裁的光谱转换材料,可以更好地匹配太阳光的能量谱,有助于提高硅太阳能电池的光电转换效率.

Ce3+-Nd3+共掺Y3Al5O12发光材料的合成及其近红外量子剪裁特性研究

以高温固相法合成一系列Ce^3+-Nd^3+共掺Y3Al5O12(YAG)发光材料.通过荧光光谱测试证明,在YAG基质中Ce^3+-Nd^3+之间发生宽谱高效近红外量子剪裁,能量传递机理为合作能量下转换.在460nm波长激发下,Ce^3+离子吸收一个可见光子跃迁至5d1能级,然后将自身能量传递给两个邻近的Nd^3+,进而发射出两个近红外光子.对样品的荧光衰减曲线分析可知,Ce^3+-Nd^3+之间的量子效率高达177.8%.通过Ce^3+-Nd^3+之间的量子剪裁,可将太阳光谱中能量较高的紫外-可见波段转换为近红外波段,有利于太阳光谱更好地被晶硅太阳能电池吸收和利用.