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%。

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。

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。

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。

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。

Yb^(3+)/Nd^(3+)掺杂对Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶Cr^(3+)发光性能的影响

近红外荧光粉由于其独特的物理特性和广阔的应用前景吸引了人们极大的研究兴趣。本文通过高温固相反应法合成Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+)近红外荧光粉,使用460 nm蓝光激发样品的发射波长位于833 nm,半峰宽为117 nm。随后引入稀土离子合成Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),Yb^(3+)和Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),Nd^(3+)近红外荧光粉。相比Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),460 nm蓝光激发的Sr_(9)Ga(PO_(4))_(7)∶0.8Cr^(3+),Yb^(3+)同时出现Cr^(3+)和Yb^(3+)特征发射峰,经过光谱分析和荧光寿命变化证明Cr^(3+)-Yb^(3+)存在能量传递通道,最高使Cr^(3+)-Yb^(3+)能量传递效率达80.2%,得益于Yb^(3+)卓越的热稳定性促使整体荧光光谱热稳定性提高约3.7倍。设计合成的Sr_(9)Ga(PO_(4))_7∶0.8Cr^(3+),Nd^(3+)样品调制出833,876,1 060 nm的多峰发射,显著拓宽了近红外光谱范围。最终,讨论了荧光粉在温度传感和无损检测领域的应用,证明该系列荧光粉具有广阔的应用前景。

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。

NaLuF_4∶Yb^(3+),Er^(3+)微米晶的制备及上转换发光

采用EDTA辅助法合成了NaLuF4∶Yb3+,Er3+微米晶,用X射线粉末衍射(XRD)对样品的结构进行了表征。XRD分析表明样品NaLuF4为六角相。研究了初始反应溶液的pH值对NaLuF4∶Yb3+,Er3+微米晶的组分、形貌和荧光性质的影响。在980 nm光激发下,观察到了4G11/2→4I15/2、2H9/2→4I15/2、2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2发射,荧光强度比I(2H11/2/4S3/2→4I15/2)/I(4F9/2→4I15/2)和I(4G11/2/2H9/2→4I15/2)/I(2H11/2/4S3/2→4I15/2)随着pH值的变化而变化。研究了样品的上转换发光机制。

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。

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.

TPPO辅助配位形成的3d-4f氰基桥连YbFe和YbCo配合物的合成及单分子磁性对比研究

近年来,越来越多的单分子磁体(SMMs)体系被探索出来,尤其关于DyⅢ、HoⅢ、ErⅢ等稀土离子组装而成的SMMs的研究取得了阶段性的进展,但目前对YbⅢ的系统性和比较性的研究较少.基于此,为探究YbⅢ配合物的组成和结构对磁弛豫性能的影响,本研究合成并表征了两种氰基桥连3d-4f一维链状配合物{[Yb(TPPO)4][Fe(CN)6]}(H2O)(简写为1YbFe,其中TPPO为三-(N,N-四亚甲基)磷酰胺)和{[Yb(TPPO)4][Co(CN)6]}(H2O)(简写为2YbCo).粉末X线衍射表明两种化合物均有较高的纯度,单晶X射线衍射结果显示两种化合物局部配位几何结构均为八面体(Oh)构型.磁性研究证明零场下配合物1YbFe和2YbCo存在量子隧穿(QTM)效应,交流磁化率不表现出频率依赖性.在外加2 kOe直流场下,QTM效应被抑制.当温度降低至7 K以下时,化合物1YbFe的交流磁化率虚部χ″表现出明显的频率依赖性,在f=1000 Hz下,在温度为3 K处出现峰值.化合物2YbCo的虚部χ″在温度为4 K(f=1000 Hz)和3 K(f=100 Hz)处出现易于分辨的峰值,也表现出明显的频率依赖性.经对比研究表明,直流场诱导产生的磁弛豫现象主要来源于稀土YbⅢ离子.在相同交流场频率下,化合物2YbCo的虚部峰值温度高于1YbFe,应归因于抗磁性CoⅢ取代顺磁性[FeⅢ]LS时减弱了对稀土YbⅢ离子的横向涨落场.

熔盐法合成Yb^(3+)、Ho^(3+)掺杂CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)及其上转换发光温敏性研究

通过熔盐法合成了Yb^(3+)、Ho^(3+)共掺杂CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)荧光粉,研究其结构、形貌、上转换荧光和荧光温度传感特性。X射线衍射结果显示,所有样品都为纯相的铋层氧化物结构,随着Ho^(3+)掺杂浓度的提高,晶格收缩,引起了(119)衍射峰向高角度偏移。扫描电镜照片显示合成的粉末样品呈片状结构,长宽分布从百纳米到微米量级,厚度小于200 nm。合成的荧光粉末材料在980 nm红外激光激发下,发出明亮的可见光,其上转换发光对温度变化有明显的响应。基于归一化荧光强度的温敏发光实验结果表明,基于绿光发射带的温敏特征在488 K时有最大灵敏度0.00497 K^(-1),在583 K时有最大相对灵敏度1.01%K^(-1)。研究表明,熔盐法合成的具有片状结构的Yb^(3+)、Ho^(3+)共掺杂CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)荧光粉在上转换荧光温度传感领域有很大的应用价值。

CaMoO_(4):Ho/Yb温度传感器用发光材料的设计及性能研究

基于高温固相合成法,制备出Yb^(3+)不同离子掺杂浓度的CaMoO_(4):1%Ho^(3+)/x%Yb^(3+)系列发光材料,通过X射线衍射分析、上转换荧光光谱,变温荧光光谱等测试方法,对其发光特性及其温度传感特性进行详细表征,并对其发射和感温的机理进行了分析。研究表明:在Yb^(3+)离子掺杂浓度为4%时,所获得的发光强度最大。在980 nm激发光条件下,发射峰值分别为539 nm、664 nm和755 nm,分别对应Ho^(3+)离子的^(5)F_(4)/^(5)S_(2)→^(5)I_(8)能级跃迁、^(5)F_(5)→^(5)I_(8)能级跃迁和^(5)F_(4)/^(5)S_(2)→^(5)I_(7)能级跃迁,通过荧光强度与不同泵浦激发光功率间的拟合关系,获得Ho^(3+)的^(5)F_(4)/^(5)S_(2)包含两光子和三光子两个过程,^(5)F_(5)则是两光子过程。在300 K即室温条件下,获得了最大绝对灵敏度为0.0075 K^(-1),说明了此上转换材料在室温条件下具有较高的测温灵敏性和应用潜力。

Yb∶YAl_3(BO_3)_4 晶体形貌与生长速度的关系

观察测量了不同生长速度 (相应于不同降温速度 )自发成核生长的Yb∶YAl3(BO3) 4 晶体形貌。粒度较大 ( >2mm)的晶体不管降温速度快慢形态都很简单 ,只发育六方柱 { 112 0 }和菱面体 { 10 11} ;粒度较小 ( <2mm)的晶体形态随降温速度增快而变复杂 ,发育一些罕见的高指数晶面。说明在生长速度较快的条件下 ,在晶体生长早期 ,一些高能面发育 ,在晶体生长后期已尖灭了 ,晶体生长的大部分时间是在低能面 { 112 0 }和 { 10 11}上进行的。对比了不同生长条件下晶面的粗糙度 ,随着降温速度的增快 ,六方柱面 { 112 0 }和菱面体面 { 10 11}由光滑变粗糙 ,顶面 { 0 0 0 1}永远是粗糙的。从晶体结构上定性地探讨了 3种晶面的杰克逊因子α及生长机理。

NaGdF_4∶Yb^(3+),Ho^(3+)与GdF_3∶Yb^(3+),Ho^(3+)纳米材料的合成、形貌控制与发光性质

采用水热法通过调控n(F-)∶n(Ln3+),pH值以及n(Citrate)∶n(Ln)等一系列反应条件,合成了六方相的NaGdF4∶Yb3+,Ho3+与GdF3∶Yb3+,Ho3+纳米上转换材料,实现了形貌的可控合成。利用X射线粉末衍射(XRD),场扫描电子显微镜(SEM)以及发光光谱等手段对产物的物相结构、形貌和荧光性质进行了研究。在980 nm光激发下,六方相的NaGdF4∶Yb3+,Ho3+与GdF3∶Yb3+,Ho3+样品均显示出绿光(541 nm)和红光(647 nm)发射,分别来自于Ho3+的5F4,5S2→5I8和5F5→5I8的跃迁。结果显示NaGdF4∶Yb3+,Ho3+六棱柱与六棱片结构的发光远强于GdF3∶Yb3+,Ho3+的发光,但在pH=7.0,9.0时生成的NaGdF4∶Yb3+,Ho3+球形结构发光效率低于GdF3∶Yb3+,Ho3+。这表明六方相NaGdF4∶Yb3+,Ho3+不同形貌样品的尺寸与结晶性对发光效率影响很大。

共沉淀法制备NaYF_4∶Tm^(3+),Yb^(3+)的上转换发光

通过共沉淀法制备Tm3+和Yb3+掺杂的NaYF4上转换发光材料。其中Tm3+和Yb3+的摩尔分数分别为0.01%,0.1%。在室温下测试了NaYF4∶Tm3+,Yb3+材料在300～1 100 nm的吸收光谱。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)测试了合成材料的物相结构和微观形貌。结果表明:NaYF4∶Tm3+,Yb3+材料为六方相晶体,其颗粒大小约为50～60 nm,产物结晶良好,含有少量杂相。在798 nm近红外光激发下,测试了样品的上转换发光光谱。观察到了蓝、绿色上转换发光。讨论了上转换发光的可能机理,蓝光主要来源于Tm3+的激发态1G4到基态3H6的跃迁,绿光来源于Tm3+的1D2→3H5跃迁。

β-NaYF_4:Yb^(3+),Er^(3+)上转换发光材料的可控合成及其发光性能

采用水热法合成多种形貌和尺寸的NaYF4:Yb3+,Er3+上转换发光材料,探讨螯合剂、敏化剂、激活剂、氟化铵用量及水热时间对目标产物发光性能的影响规律,并通过正交实验优化Yb3+、Er3+共掺杂NaYF4上转换发光纳米材料的合成条件。采用XRD、SEM和荧光光谱对目标产物进行对比分析。结果表明:目标产物为β-NaYF4,在980 nm红外光的激发下,发出明亮的绿光,最强发射峰在542 nm。可通过改变螯合剂的种类来控制生成不同尺寸(纳米级或微米级)和形貌(管状、球形或六棱柱形)的目标产物。所制备的NaYF4:Yb3+/Er3+上转换发光材料分散性好、荧光强度高,在生物探针及生物成像等领域具有潜在的应用价值。

ZnWO_4∶Er^(3+),Yb^(3+)纳米棒的制备及发光性能

采用水热法以聚乙二醇为分散剂合成了Er3+,Yb3+共掺的ZnWO4纳米棒。X射线衍射、透射电子显微镜分析结果表明:所得产物为直径约20nm的ZnWO4纳米棒。在激发波长为980nm的半导体激光器做光源激发下,确定样品的3个发射峰的发光中心位于532、553和656nm,分别对应于铒离子2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁。