Effect of sintering temperature on luminescence properties of borosilicate matrix blue–green emitting color conversion glass ceramics

The color conversion glass ceramics which were made of borosilicate matrix co-doped(SrBaSm)Si2O2N2:(Eu^3+Ce^3+) blue-green phosphors were prepared by two-step method in co-sintering. The change in luminescence properties and the drift of chromaticity coordinates(CIE) of the(SrBaSm)Si2O2N2:(Eu^3+Ce^3+) blue-green phosphors and the color conversion glass ceramics were studied in the sintering temperature range from 600℃ to 800℃. The luminous intensity and internal quantum yield(QY) of the blue-green phosphors and glass ceramics decreased with the sintering temperature increasing. When the sintering temperature increased beyond 750℃, the phosphors and the color conversion glass ceramics almost had no peak in photoluminescence(PL) and excitation(PLE) spectra. The results showed that the blue-green phosphors had poor thermal stability at higher temperature. The lattice structure of the phosphors was destroyed by the glass matrix and the Ce^3+ in the phosphors was oxidized to Ce^4+, which further caused a decrease in luminescent properties of the color conversion glass ceramics.

Temperature Dependent Assembly, Structural Diversity and Luminescent Property in Two Novel Cd Coordination Polymers

Temperature dependent assembly of two novel Cd coordination polymers with the phen and H2MIP ligands （phen = 1,10-phenanthrolion and H2MIP = 5-methyl-isophthalic acid）, formulated as Cd2（MIP）2（phen）2 （1） and Cd3（MIP）3（H2MIP）（phen）2 （2）. They have been structurally characterized by single-crystal X-ray diffraction, elemental analysis, FT-IR spectra and TGA. 1 crystallizes in the monoclinic space group P2/n, while 2 crystallizes in the triclinic space group P1. 1 shows a 2D （two-dimensional） plane and 2 shows a 1D （one-dimensional） chain. In addition, their solid-state luminescent properties have also been investigated.

Influence of Si^(4+) substitution on the temperature-dependent characteristics of Y_3Al_5O_(12):Ce

A series of aAl5O12：Ce （YAG：Ce） phosphors doped with different Si4＋ concentrations is prepared by solid-state reaction. The temperature dependent characteristics of luminescent spectrum and decay time of Ce3＋ are investigated. With Si4＋ doped, the emission spectrum shows a blue shift clue to a decrease of the splitting of 5d levels of Ce3＋ ion. The thermal stability is greatly improved by adding Si4＋ because the activation energy AE increases from 0.1836 eV to 0.2401 eV. The study of the decay times against temperature for various doping concentrations of Si4＋ shows that the calculated nonradiative decay rate is affected by Si4＋ substitution. The results are explained by the configurational coordinate diagram.

Structural and Luminescence Properties of Transparent Nanocrystalline ZrO2：Er^3＋ Films

The structural and luminescence properties of nanocrystalline ZrO2 ：Er^3＋ films are reported. Transparent nano-ZrO2 crystalline films doped with Er^3＋ have been prepared using a wet chemistry process. An intense roomtemperature emission at 1527nm with a full width at half-maximum of 46 nm has been observed, which is assigned to the ^4Ⅰ13/2 → ^4Ⅰ15/2 intra-4f^n electric transition of Er^3＋. Correlations between the luminescence properties and structures of the nanocrystalline ZrO2 ：Er^3＋ films have been investigated. Infrared-to-visible upconversion occurs simultaneously upon excitation of a commercially available 980-nm laser diode and the involved mechanisms have also been explained. The results indicate that the nanocrystalline ZrO2：Er^3＋ films might be suggested as promising materials for achieving broadband Er^3＋-doped waveguide amplifiers and upconversion waveguide lasers.

KYb_(2)F_(7):2%Er^(3+)荧光材料的制备、发光机制及温度传感性能

采用简易水热法制备了正交相KYb_(2)F_(7):2%Er^(3+)上转换荧光材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜确定所合成样品均为六角状纯相材料。在980 nm激光激发下,KYb_(2)F_(7):2%Er^(3+)荧光材料展现了位于527 nm和545 nm的两个绿光发射峰和位于655 nm处的红光发射峰,且上转换发光出现少见的以红光为主的现象。变温光谱结果表明,545 nm和655 nm处的发射强度随温度升高均呈现热猝灭。基于热耦合测温原理,对Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(11/2)和^(4)S_(3/2)→^(4)I1_(1/2)两个热耦合能级进行温度传感性能研究,计算了发光温度计的发光强度比(LIR)、绝对灵敏度(S_(a))、相对灵敏度(S_(r))、温度不确定度(δ_T)和可重复度(R),其中最大相对灵敏度在313 K时为0.99%·K^(-1),最小温度不确定度在313 K时为0.73 K,可重复度超过99%,确保了该温度计的可靠性。实验结果表明KYb_(2)F_(7):2%Er^(3+)荧光材料在温度传感方面具有潜在应用价值。

基于上转换发光的Y_(7)O_(6)F_(9):Er,Yb/PAN复合纤维温度传感特性

通过水热法配合高温煅烧合成了斜方晶系Y_(7)O_(6)F_(9):Er,Yb晶体,该晶体可实现高效上转换发光且具有良好的高分子亲和性。利用高压静电纺丝技术将Y_(7)O_(6)F_(9):Er,Yb晶体颗粒与高分子化合物聚丙烯腈(PAN)复合,制备出了兼备温度传感特性、柔韧性和灵活性的Y_(7)O_(6)F_(9):Er,Yb/PAN纤维。977 nm激光激发下,晶体颗粒和复合纤维在303~433 K温度范围内均展示出高效的上转换发光和良好的温度传感特性,且复合纤维在测温范围内表现出优于晶体颗粒的温度灵敏度和分辨率。在303 K温度下有最大绝对灵敏度值1.143%·K^(-1),在433 K温度下有最小的分辨率0.15 K。因此,具有柔韧性的复合纤维既有良好温度传感特性又可任意调节形态,适应复杂多样的应用环境,是可应用于实现智能穿戴领域温度传感性能的有效候选材料。

新型Ba_(3)In(PO_(4))_(3):Tb^(3+),HO_(3+)荧光粉的上转换发光及其温度传感性能

采用高温固相法合成了一种新型的Tb^(3+)和HO_(3+)共掺杂的Ba3In(PO4)3上转换荧光粉,并研究了其晶体结构、上转换发光及能量传递机制。在980nm激光激发下,Tb^(3+)吸收能量并传递至HO_(3+);此外,激光功率对于荧光粉发光颜色无明显影响,发光颜色主要集中在橙黄色区域(0.543,0.452)。测得0.05Tb^(3+)和0.032HO_(3+)掺杂的荧光粉的荧光寿命约为467.61μs。还测量了该荧光粉温度依赖的发光光谱,并计算了其用作光学温度计的绝对灵敏度(Sa)和相对灵敏度(Sr)。结果表明,该荧光粉具有良好的热稳定性,423K时的发射强度仍保持在室温的81.68%,5S2,5F4→5I8、5F5→5I8跃迁的ΔE分别约为0.19eV和0.27eV。此外,其Sa和Sr最大值分别为0.31%·K^(-1)和0.09%·K^(-1)(573K)。

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。

水热法制备Sr_(2)LuF_(7):Ln^(3+)(Ln=Yb,Er,Ho)荧光粉及其温敏性能探究

利用无模板水热法成功合成出Sr_(2)LuF_(7):Ln^(3+)/Ho^(3+)/Er^(3+)等一系列荧光粉,不断调节掺杂离子的浓度,得到基于Sr_(2)LuF_(7)基质中的最佳掺杂浓度比为20%Yb^(3+),3%Ho^(3+),并出现了浓度猝灭现象,由此可判断Yb^(3+)/Ho^(3+)之间存在能量传递。通过改变泵浦功率的大小,发现在980 nm光源激发下Sr_(2)LuF_(7):Ln^(3+)/Ho^(3+)荧光粉的发光过程为双光子过程,并分析了Yb^(3+)/Ho^(3+)之间可能的能量传递过程。最后研究了在323~523 K温度区间内,Sr_(2)LuF_(7):20%Yb^(3+),3%Er^(3+)荧光粉的温度传感性能,基于2H 11/2和4S 3/2这两个热耦合能级计算出荧光强度比(FIR),FIR对温度的依赖性,随着温度的升高,FIR不断减小。随后利用荧光强度比与温度的依赖关系计算了材料的相对灵敏度,得出在323 K时达到最大灵敏度,为1.016%K-1,可以认为Sr_(2)LuF_(7):20%Yb^(3+),3%Er^(3+)是一种有前途的温度传感材料。

双钙钛矿结构Rb_(3)GaF_(6)∶Er^(3+),Yb^(3+)的合成及上转换发光特性研究

双钙钛矿结构化合物具有化学稳定性高、声子能量低、易于稀土离子掺杂和多种可调变的晶体学格位等优点,是一种优良的上转换发光基质材料。本文采用高温固相法在600℃下合成了双钙钛矿结构Rb_(3)GaF_(6)∶Er^(3+),Yb^(3+)上转换发光材料,并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和荧光光谱仪对其成分、结构和发光特性进行系统表征。在980 nm激发下,制备的样品在521和548/561 nm处产生的绿光发射分别归因于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)-^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)-^(4)I_(15/2)能级上的电子跃迁,同时在656 nm处产生的红光发射对应于Er^(3+)的^(4)F_(9/2)-^(4)I_(15/2)能级上的电子跃迁。此外,本文探究了Rb_(3)GaF_(6)∶Er^(3+),Yb^(3+)的上转换发光机理。

Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺杂ZnS上转换发光及其温度传感性能

采用高温固相法成功合成了不同摩尔比(Ho^(3+)/Yb^(3+)=1∶3、1∶6、1∶9、1∶12、1∶15、1∶19)的纯六方相ZnS基质上转换材料.X射线衍射对粉体的物相结构进行分析,扫描电子显微显示了荧光粉的形貌和尺寸,能量色散X射线能谱揭示了荧光粉中存在Zn、S、Ho和Yb元素.在980 nm激光的激发下,Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺ZnS的荧光粉发出肉眼可见的明亮的绿光,显示出优异的绿色上转换特性.此外,在303~623 K温度范围内研究了ZnS∶Ho^(3+)/Yb^(3+)荧光粉的温度传感特性,计算出最大绝对灵敏度为1.26%K^(-1),发光颜色随温度而变化.本工作的研究结果表明稀土掺杂的ZnS基质材料在温度传感应用方面具有很大的潜力.

温度对稀土离子掺杂ZBLAN玻璃上转换发光的影响

研究了Ｅｒ３＋，Ｐｒ３＋和Ｙｂ３＋共掺杂ＺＢＬＡＮ玻璃在９６０ｎｍ激光泵浦下的上转换发光的温度特性．温度变化范围为室温到３００℃．结果表明Ｐｒ３＋离子的发光强度随温度的增加，先增加；达到极大后，随温度的增加下降．Ｅｒ３＋发光强度随温度增加单调下降．

SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)长余辉材料发光性能与温度依赖研究

对SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉材料在100～500 K温度之间的发光性能进行研究。实验结果表明,材料的荧光及余辉强度在特定温度区间内呈线性变化,在热释峰所在温度范围具有较好的发光性能。其变化规律表明SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉材料内部陷阱中电子的释放包括瞬时释放和延时释放两种类型,其中电子瞬时释放进而跃迁发光是荧光的组成部分,延时释放产生的跃迁则导致余辉发光。陷阱和电子的复合与陷阱中电子释放过程均随温度升高而增强,但温度过高时会发生热猝灭。材料荧光强度与余辉强度在特定温度区间内随温度呈线性变化关系表明其可以作为一种光纤温度传感材料。

紫外激光晶体Ce^(3+)∶LiSrAlF_6发光温度依赖中的陷阱效应

在 10 5～ 30 0K温区内 ,测量了X射线激发下Ce3+ ∶LiSrAlF6晶体发光强度的温度依赖 (I T) ,在 2 37～30 0K温区内发光强度有特殊的增强结构 ,结合 10 5～ 30 0K温区内热释光的测量 ,证实这种发光强度的增强效应是由于陷阱参与发光过程所导致。通过对热释光曲线的进一步分析 ,得到深度分别为 0 5 1eV和 0 5 5eV的陷阱能级 ,这些陷阱主要源于Ce3 + 取代Sr2 + 所形成的杂质缺陷和基质LiSrAlF6中的F-空位以及Li+ 空位所形成的本征缺陷。

分步滴定法制备YAG荧光粉

在室温下，采用分步滴定法得到高亮度LED所用的Y3-x-yGdxCeyAl5O12荧光粉，并以0．1mol／L的碳酸氢铵和氨水为沉淀剂，将其分步滴入金属盐离子混合液中，研究了掺杂Gd离子对荧光粉发光性能的影响。结果表明，以Ce为激活中心，最佳掺量为0．06，加入助熔剂后，荧光粉的发光性能提高了50％左右；随着Gd^3＋取代量的增加，荧光粉样品发射光谱的峰值波长可红移5-10nm，同时，Gd^3＋对发光中心Ce^3＋的影响增强，当取代浓度32为0．1时发光最强。XRD测试结果表明Gd离子的掺入对YAG相的形成并没有影响。

Li^+,Zn^(2+),Mg^(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er^(3+)荧光粉的制备及发光特性

用微波高温固相法合成了Er^(3+)单掺Lu_2O_3,Li^+与Er^(3+)共掺Lu_2O_3及Li^+,Zn^(2+),Mg^(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er^(3+)的荧光粉。实验表明金属离子Li^+、Zn^(2+)、Mg^(2+)、Er^(3+)掺杂Lu_2O_3,不影响Lu_2O_3的立方晶相。扫描电子显微镜测量表明,Li^+掺杂可以有效改善粉体的分散性和形貌,Li^+,Zn^(2+),Mg^(2+)共掺杂获得的粉体颗粒分布更加均匀,粒径范围为80～100 nm。379 nm激发下,Li^+与Er^(3+)共掺样品发光较单掺Er^(3+)样品在565 nm处的发光增强了4.5倍,而Li^+、Zn^(2+)、Mg^(2+)与Er^(3+)共掺样品较其发光增强5.3倍。980 nm激发下,Li^+与Er^(3+)共掺样品,Li^+、Zn^(2+)、Mg^(2+)与Er^(3+)共掺样品的发光分别比单掺Er^(3+)样品在565 nm处发光增强23倍与39倍,在662 nm处发光强度分别增强20倍与43倍。379 nm激发下,较单掺Er^(3+)的样品,掺杂Li^+的样品和Li^+,Zn^(2+),Mg^(2+)和Er^(3+)共掺的样品荧光寿命均有所增加,而Zn^(2+)、Er^(3+)共掺及Mg^(2+)、Er^(3+)共掺样品的荧光寿命则有所缩短。

烧结温度对硼硅基质荧光玻璃发光性能影响

采用共烧结法制备了硼硅基质Ce:YAG荧光玻璃,研究了烧结温度在600℃~900℃范围内,Ce:YAG荧光玻璃的发光强度变化和色坐标漂移规律。结果表明,随着烧结温度的升高,Ce:YAG荧光玻璃发光强度先增强后减弱,700℃烧结时,荧光玻璃获得最大发光强度;超过850℃烧结时,荧光玻璃无发光性能;同时,色坐标(x,y)发生漂移,且比相同烧结温度的荧光粉漂移幅度大。通过X射线粉末衍射仪、差示扫描量热分析仪和X射线光电子能谱分析仪测试分析表明:随着烧结温度升高,荧光粉中的Ce^(3+)被玻璃基质氧化成Ce^(4+),玻璃液体腐蚀破坏了荧光粉YAG晶体结构,降低了荧光玻璃的发光强度,从而导致色坐标劣化漂移。

NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米晶的温度传感特性实验教学设计

采用水热法制备了NaGdF_(4):Yb^(3+),Er^(3+)纳米晶,并对样品的晶体结构、微观形貌、上转换发光及温度传感特性进行了表征。实验结果表明,所制备的样品为六方相,颗粒尺寸约50 nm。在980 nm激光激发下,观测到521和542 nm的绿光发射峰及654 nm的红光发射峰,分别归属于Er^(3+)离子的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)和^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)能级跃迁。利用荧光强度技术在293~573 K范围内研究了两个绿光发射热耦合能级的温度传感特性,其最大绝对灵敏度S_(A)和相对灵敏度S_(R)分别达到了3.8×10^(-3)/K和1.153%/K,在光学测温领域显示出较好的应用前景。

Pb_xNa_yY_zF_(2x+y+3z+3m)∶Er_m^(3+)上转换发光粉的低温燃烧合成及表征

采用低温燃烧合成(LCS)法一步合成了Pbx Nay Yz F2x+y+3z+3m∶Er3+m氟化物体系1 550nm响应的红外上转换发光材料.通过正交实验研究了4种阳离子影响发光性能的主次关系及最佳配比,研究了燃料用量对晶相形成及上转换发光性能的影响.采用X射线粉末衍射仪、透射电镜、荧光分光光度计(耦合1550nm激光器)等手段对样品的物相、形貌及发光性能进行了测试与表征.结果表明:阳离子含量对红光发射强度影响的主次关系为Y3+,Pb2+,Na+,Er3+,最佳配比为Pb0.004Na0.003Y0.003F0.032∶Er3+0.004.燃料取2.5倍理论用量时样品的结晶度和发光强度最高.

稀土离子掺杂硼硅酸盐玻璃上转换发光性能研究

采用高温固相法分别合成了单掺铕、铕铒共掺、铕镱铒共掺以及铒钬共掺的硼硅酸盐玻璃,研究了掺杂离子的掺杂浓度对荧光强度的影响,并详细分析了不同离子掺杂的硼硅酸盐玻璃的上转换发光机理.在泵浦波长为978nm时,硼硅酸盐玻璃呈现橙红色光(590nm,Eu^(3+)的5 D0→7F1跃迁),红色光(610nm,Eu^(3+)的5 D0→7F1跃迁;695nm,Eu^(3+)的5 D0→7F4跃迁),绿色光(552nm,Ho^(3+)的5S2→5I8及Er^(3+)的4S3/2→4I15/2跃迁).研究表明:Er^(3+)作为激活剂,Eu^(3+)与Er^(3+)之间存在能量传递,Yb^(3+)做了敏化剂,增加了Er^(3+)的上转换发光效率,Ho^(3+)与Er^(3+)之间存在着能量传递.