Gd^(3+)/Ce^(3+)对Tb^(3+)掺杂氟氧化物玻璃发光敏化作用的影响

本文采用高温熔融法制备了Gd/Tb、Gd/Ce、Gd/Ce/Tb掺杂的SiO_(2)-B_(2)O_(3)-BaF_(2)组分氟氧化物玻璃,通过测试X射线衍射光谱确定了其物相,通过测试其不同波段激发下的荧光光谱研究了不同Gd_(2)O_(3)掺量下Tb^(3+)的发光性能,并确定了Gd_(2)O_(3)更精确的最佳掺量范围。此外,文中通过改变气氛制备了Gd/Ce/Tb共掺杂氟氧化物玻璃,对比研究了Gd^(3+)和Ce^(3+)对Tb^(3+)的敏化作用。结果表明,本文所制备的氟氧化物玻璃都呈稳定的玻璃态;Gd^(3+)和Ce^(3+)对Tb^(3+)的发光都具有敏化作用,且Gd_(2)O_(3)掺量为7%(摩尔分数,下同)时敏化效果相较于其他掺量最为显著,超出7%则造成猝灭;Ce_(2)O_(3)掺入玻璃后以Ce^(3+)和Ce^(4+)两种价态共存,在还原气氛下掺入相较于空气气氛下掺入更容易保持Ce^(3+)状态,而且Ce^(3+)对Tb^(3+)的发光具有敏化作用,Ce^(4+)会抑制Tb^(3+)的发光。

Lu-Eu共掺杂Ga_(2)O_(3)的光电性质的第一性原理计算

宽禁带半导体β-Ga_(2)O_(3)因为具有优良的物理化学性能而成为研究热点.本文基于DFT(Density Functional Theory)的第一性原理方法,先采用PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)中的GGA(Generalized Gradient Approximation)和GGA+U(Generalized Gradient Approximation-Hubbard U)的方法计算了本征β-Ga_(2)O_(3),Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga_(2)O_(3)及Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga_(2)O_(3)结构的晶格常数、能带结构和体系总能量.发现采用GGA+U的方法计算的带隙值更接近实验值,于是采用GGA+U的方法计算了本征β-Ga_(2)O_(3),Lu掺杂的β-Ga_(2)O_(3)以及Lu-Eu共掺杂的β-Ga_(2)O_(3)结构的能态总密度、介电函数、吸收谱以及反射率等.由计算结果得知β-Ga_(2)O_(3)的带隙为4.24 eV,Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga_(2)O_(3)的带隙为2.23 eV,Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga_(2)O_(3)的带隙为0.9 eV,均为直接带隙半导体,掺杂并未改变β-Ga_(2)O_(3)的带隙方式.光学性质计算结果表明在低能区掺杂浓度为12.5%的Lu和Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga_(2)O_(3)的吸收系数和反射率均强于本征β-Ga_(2)O_(3),Lu-Eu掺杂β-Ga_(2)O_(3)的吸收系数和反射率又略强于Lu掺杂β-Ga_(2)O_(3),表明Lu-Eu掺杂β-Ga_(2)O_(3)的材料有望应用于制备红外光电子器件.

高热稳定CaGdAlO_(4)∶Er^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的上转换发光及其温度传感性能

获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一,本工作通过高温固相法制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺CaGdAlO_(4)∶Er_(x),Yb_(0.10)(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉,尺寸大小分布在0.6~4.2μm。在980 nm激光激发下,该荧光粉在500~700 nm发射谱由两个发射带组成,528和550 nm处两个较强的绿光发射带,归属于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁,663 nm处较弱的红光发射带,归属于Er^(3+)的^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁。上转换发光强度最大组分为CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)。300~573 K变温发射谱表明,基于荧光强度比FIR_(528/550)参数,温度传感绝对灵敏度S_(A)从44.4×10^(-4) K^(-1)(@300 K)先增大到52.0×10^(-4) K^(-1)(@445 K)随后减小到49.0×10^(-4) K^(-1)(@573 K)。相对灵敏度S_(R)则从0.95×10^(-2) K^(-1)(@300 K)单调减小到0.27×10^(-2) K^(-1)(@573 K)。冷热循环实验表明该材料的热重复性优于98%。结果表明,CaGdAlO_(4)∶Er_(0.010),Yb_(0.10)荧光粉在光学温度传感领域具有潜在的应用前景。

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。

痕量双掺Sm^(3+)和Gd^(3+)对Y_2O_2S∶Eu^(3+)发光特性的影响

通过对Y2O2S∶Eu3+红色荧光粉痕量引入Sm3+和Gd3+的研究,发现可有效地增强发光强度,明显改善其电压特性(发射强度与激发电压间的关系特性),且不影响材料的其他物理化学性能。讨论和分析了发射强度增强、电压特性改善的原因:Gd3+对Y3+的置换,减少了因Eu3+对Y3+置换所引起的晶格的畸变、缺陷,使Eu3+离子晶场环境得到改善,从而减弱了无辐射过程及因晶格畸变所造成的能量损失;Sm3+的发射与Eu3+的吸收(激发)的部分重叠,且Eu3+激发光谱中包含有Sm3+激发跃迁谱线,导致了Sm3+→Eu3+共振能量传递可能性,有效地实现Sm3+对Eu3+的敏化效应。

Li^+,Zn^(2+)共掺杂对Gd_2O_3:Eu^(3+)纳米粉结构和发光性能的影响

采用燃烧法制备出Li+,Zn2+掺杂的Gd2O3∶Eu3+纳米荧光粉,研究了掺杂离子对Gd2O3∶Eu3+的结晶性能、晶粒形貌和光致发光特性的影响。以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、发射光谱和衰减时间谱等手段表征材料性能。结果表明,Li+,Zn2+掺杂可显著提高Gd2O3∶Eu3+纳米粉在611 nm处的发光强度,最大可达到未掺杂时的2.5倍。发光增强的主要原因可归结为3个方面:(1)使晶粒由单斜相向更利于发光的立方相转变;(2)氧空位的敏化剂作用;(3)掺杂离子的助熔剂效应,使晶粒的结晶性能提高、粒径增大,从而降低表面态引起的发光猝灭。

Na^+离子掺杂Gd_2O_3∶Sm^(3+)纳米晶的发光增强

采用柠檬酸作燃烧剂,在柠檬酸-硝酸盐体系下制备了Gd2O3∶Sm3+和Gd2O3∶Sm3+,Na+纳米晶。用X射线衍射仪、透射电子显微镜、荧光光谱仪等对样品的结构、形貌和光致发光性能进行了分析。结果表明:所得纳米样品为纯立方相,晶粒尺寸约为30 nm。在室温下,用275 nm激发光激发各样品时,可观测到Sm3+离子的较强发光,其主发射峰位分别位于561.5,603.5,651.5 nm,分别对应着Sm3+离子的4G5/2→6H5/2,4G5/2→6H7/2和4G5/2→6H9/2的电子跃迁,其中以4G5/2→6H7/2跃迁的光谱强度最强。实验表明:Na+离子的掺入使得Sm3+离子的光发射强度显著增强。对引起样品荧光强度变化的原因进行了分析。

Gd^(3+)、Sm^(3+)共激活La_2O_2S:Eu^(3+)的发光特性

利用高温固相反应法合成了La2O2S:Eu3+及La2O2S:Eu3+、Sm3+、Gd3+荧光粉,并对其进行了表征。X射线衍射测试结果表明,合成样品为La2O2S纯物相,激光粒度分析测得荧光粉的平均粒径为18μm。光谱测试表明,Sm3+、Gd3+的掺入能有效增强Eu3+的627nm发射强度,所合成的(La0.945Gd0.01Sm0.005Eu0.03)2O2S荧光粉是一种具有应用前景的红色光致发光材料。

Eu^(3+)/Sm^(3+)共掺聚合物PMMA中敏化效应的研究

研究了Eu3 +/Sm3 +共掺聚合物PMMA中Sm3 +对Eu3 +发光的敏化效应,实验采用改进的本体聚合法制备得到了Eu3 +/Sm3 +共掺聚合物PMMA,并对其荧光光谱和荧光寿命进行了分析.荧光光谱分析发现,Sm(TTFA)3的加入大大增强了Eu3 +的特征发光,表明Sm3 +对Eu3 +的荧光有很强的敏化效应,文中对其敏化过程进行了探讨与分析,提出了两种可能的敏化机理.荧光寿命分析表明,在共掺情况下,掺杂浓度对荧光寿命没有明显的影响,寿命范围在300 ～400μs之间.

Eu^3+,Tb^3+共掺杂的NaGd(WO4)2颜色可调荧光粉的水热合成及发光性质研究

在不添加任何模板剂的情况下,采用温和水热法,制备了一系列NaGd0.96-x(WO4)2∶0.04Tb3+,xEu3+(x=0,0.005,0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12,0.14,0.16,0.18)荧光粉。采用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光分光光度计分别对所得样品的物相结构、形貌粒度及发光性能进行分析表征。结果表明:所合成的样品为NaGd(WO4)2的纯相,属四方晶系白钨矿结构。其形貌为规整的四方盘形,尺寸均一、分散性良好。系列样品均能被近紫外光有效激发,通过改变NaGd(WO4)2中Eu^3+/Tb^3+的掺杂浓度,实现了对荧光粉发光颜色由绿色到红色的全色调控。

Ce^(3+)和Sm^(3+)共掺杂钒酸钇荧光粉合成及发光性能研究

用均相共沉淀法将铈离子(Ce^(3+))、钐离子(Sm^(3+))共掺杂钒酸钇(YVO_4)制得(Sm_(0.01)Y_(0.99-x))VO_4∶Ce_x^(3+)荧光粉。采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱仪(PL)对制得荧光粉的晶体结构、颗粒形貌以及发光特性进行了分析。结果表明,Ce^(3+)、Sm^(3+)掺入YVO_4荧光粉的相结构仍为四方锆型结构,随着Ce^(3+)离子掺杂浓度的增大,XRD的衍射峰更加明显,SEM显示Ce^(3+)离子掺杂浓度的增大,荧光粉颗粒团聚更加严重,颗粒尺寸约80nm。荧光粉的激发峰在460nm,与蓝光LED的发射峰吻合,发射峰在580nm左右,属于橙光,且随着Ce^(3+)浓度的增加,荧光变强,有利于提高LED的显色指数。

共掺调剂离子Na+/Gd^3+调控Eu∶CaF2晶体的发光特性研究

采用多孔坩埚温度梯度法生长了0.6at%Eu∶CaF2晶体和共掺0.6at%Eu,6.4at%Na∶CaF2,0.6at%Eu,6.4at%Gd∶CaF2晶体。XRD测试表明晶体仍均表现为纯CaF2的立方相,共掺后吸收强度降低。以398 nm氙灯激发晶体材料,荧光光谱表明共掺调剂离子后可明显增加Eu^2+在424 nm处的发光强度,而Eu^3+的特征发射5D 0→7F J(J=1,2,3,4)除了表现出半峰宽变大外,峰位和强度均无明显变化。0.6at%Eu,6.4at%Gd∶CaF2表现出Eu^3+的5D 2→7F 3和5D 0→7F 0特征发射峰,主要可能归因于共掺Gd^3+后打破了非反演对称结构,R值(电、磁偶极跃迁比值)明显降低,提高了晶体格位结构的对称性。共掺Na+后在CIE色域坐标图上显示坐标由(0.3037,0.1425)可变为(0.2043,0.0626),对应从紫色到蓝色的色域调控。

Eu^(3+)、Gd^(3+)共掺杂介孔ZrO_2的制备及其发光性质

在表面活性剂存在的条件下,利用尿素沉淀法制备了Eu3+、Gd3+共掺介孔ZrO2粉体.通过X射线衍射,N2吸附-脱附及差热热重等对样品进行了表征.用荧光光度计测试了样品的激发光谱和发射光谱,并研究了Gd3+对介孔ZrO2:Eu3+中Eu3+的发光性质的影响.结果表明:前驱沉淀物经500℃焙烧处理4h后,得到四方相介孔ZrO2:Eu3+、Gd3+;在ZrO2:Eu3+、Gd3+共掺杂体系中Eu3+的发光强度明显强于Eu3+的单一掺杂,说明Gd3+对ZrO2:Eu3+体系的发光有较强的敏化作用.

Li+、Na+共掺(YxGdyLu1-x-y)2O3∶0.5%Pr3+荧光粉的制备及发光特性研究

用高温固相法制备了Li+,Na+共掺(YxGdyLu1-x-y)2O3:0.5%Pr3+荧光粉末。用XRD对样品进行结构表征,用扫描电镜观测了样品的形貌,测量了样品的激发光谱、发射光谱及发光衰减曲线。结果显示,Li+、Na+和Pr3+的掺杂没有引起(YxGdyLu1-x-y)2O3立方晶相结构的改变。在单一基质中掺杂的Li+、Na+可有效改善晶粒尺寸,在复合基质中掺杂的Li+、Na+,不仅可以有效改善晶粒尺寸,还使得样品有陶瓷化的趋势。在272 nm激发下,粉末样品在632 nm处均呈现较强的Pr3+红色发射。不同条件下,1000℃煅烧2 h获得的(Y0.05Gd0.05Lu0.9)2O3:0.5%Pr3+,2.5%Li+,1%Na+荧光粉末的发光最强,且荧光寿命较短。

金属Li^+、Na^+、Eu^(3+)共掺Gd_2O_3纳米粉末发光特性研究

用固相法制备不同浓度的Na^+、Li^+和Eu^(3+)共掺Gd_2O_3纳米粉末,测量了该粉体的XRD、SEM、激发光谱和发射光谱,分析了样品的微观结构、形貌,研究和讨论了不同浓度的Li^+、Na^+、Eu^(3+)共掺杂Gd_2O_3纳米粉体的光致发光特性.实验结果表明,与Gd_2O_3:Eu^(3+)相比,单掺Li^+、Na^+和Li^+、Na^+共掺Gd_2O_3:Eu^(3+)的纳米粉的发光强度显著提高.

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器的实验研究

通过采用长度为 2m、入纤功率为 1W的双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤作为增益介质所进行的双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤激光器的实验 ,得到了波长为 15 6 3.5 96nm、功率为 2 4

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器中能量上转换的抑制

通过对掺Er3+和Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的输出功率进行数值模拟发现 :高浓度的Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的最大量子转换效率比同等浓度下的掺Er3+光纤激光器的最大量子转换效率高出一倍。说明由于Yb3+的加入 ,Er3+/Yb3+共掺光纤激光器有效地抑制了能量上转换 。

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤激光器稳态特性的分析

对 98 0nm泵浦光泵浦双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤激光器进行了数值模拟 ,分析了泵浦光与激光在双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤中的分布情况、输出功率与泵浦功率的关系、光纤长度与腔镜反射率对输出激光功率的影响 ,计算的最大斜效率为 5 6 .3%,接近于理论计算值的极限。

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤放大器动态特性研究

基于速率方程的离散算法,实现了对双包层Er3+/Yb3+光纤放大器动态特性的分析。研究了不同信号和泵浦功率下单信道的瞬态功率、脉冲序列输出功率与增益随时间的变化以及多信道异步转移模式下输出功率和增益随时间的变化。结果表明:对于单个脉冲,在相同的泵浦功率下,输出脉冲的峰值功率取决于输入脉冲的峰值功率;在不同的泵浦功率下,输出脉冲的峰值功率取决于泵浦功率。对于脉冲序列,在达到稳定的输出前,将经历一个输出功率和增益由高到低的变化过程。对于异步转移模式的多信道脉冲,脉冲重叠时的功率和增益变化要快于非重叠时功率和增益的变化。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺TeO_2-Li_2O-B_2O_3-GeO_2玻璃系统的光谱性质和热稳定性研究

制备了Er3+ /Yb3+共掺的70TeO2 5Li2O (25 x)B2O3 xGeO2 (x=0, 5, 10, 15, 20mol% )系列玻璃,研究了玻璃的热稳定性能,测试了玻璃的吸收光谱、荧光光谱以及Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命,并根据McCumber理论计算了Er3+离子4I13 /2→4I15 /2跃迁的受激发射截面 结果表明:随着GeO2 含量的增加,玻璃的热稳定性逐渐提高,荧光谱线半高宽(FWHM)保持在70nm左右,而荧光强度和Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命逐渐提高,研究表明这种玻璃系统是一种具有应用潜能的宽带光纤放大器用的基质材料。