宁波大学 材料与化学工程学院 光电子功能材料实验室, 浙江 宁波 315211
采用高温熔融法制得组分为43SiO2-23Al2O3-27LiF-17YF3-xPr2O3(x=0.05、0.1、0.15、0.2)(mol%)的前驱玻璃.玻璃样品分别经 530℃、540℃ 和 550℃热处理后, 制备出一系列 Pr3+离子掺杂含 LiYF4晶粒的微晶玻璃.晶相由 X 射线衍射与透射电子显微镜证实, 晶粒平均尺寸为 14±4 nm.紫外-可见分光光度计证实微晶玻璃具有良好的透光性.研究热处理前后样品的光谱特性和荧光寿命, 对封装成 LED 后的相关参数进行测试.结果表明, 在波长 444 nm 的激发下, 掺杂 Pr3+离子浓度为 0.3 mol 且热处理温度为 550℃ 的微晶玻璃具有最高光输出强度, 封装成 LED 后发射出白光, 其色坐标为x=0.33,y=0.35.
微晶玻璃 荧光性能 白光 色坐标 LiFY4∶Pr3+ LiFY4∶Pr3+ Glass ceramics Luminescent properties White light Chromaticity coordinate
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Photoelectronic Materials, Ningbo University, Ningbo 315211, China
2 Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, the Chinese Academy of Sciences, Ningbo 315211, China
3 Department of Physics, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China
A Ce3+ ion-doped α-NaYF4 single crystal of high quality is grown successfully by an improved flux Bridgman method under the conditions of taking the chemical raw composition of NaF:KF:YF3:CeF3 in the molar ratio of 30∶18∶48∶4, where the KF is shown to be an effective assistant flux. The x ray diffraction, absorption spectra, excitation spectra, and emission spectra of the Ce3+-doped α-NaYF4 single crystal are measured to investigate the phase and optical properties of the single crystals. The absorption spectrum of the Ce3+:α-NaYF4 shows a strong band that peaks at the wavelength of 300 nm. The emission spectrum of the Ce3+:α-NaYF4 emits an intense ultraviolet (UV) band at the wavelength of 332 nm under the excitation of 300 nm light. Two separated luminous bands of 330 and 350 nm, which correspond to the transitions 5d→F5/22 and 5<
160.0160 Materials 230.0230 Optical devices 260.1180 Crystal optics 300.0300 Spectroscopy Chinese Optics Letters
2016, 14(6): 061601
1 宁波大学 光电子功能材料重点实验室, 浙江 宁波 315211
2 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 浙江 宁波 315211
3 大连海事大学 物理系, 辽宁 大连 116026
采用坩埚下降法生长出Ho3+离子掺杂浓度~1.90 mol%、Tm3+不同掺杂离子浓度(0.99 mol%, 1.58 mol%, 2.37 mol%, 3.16 mol%, 3.99 mol%, 7.19 mol%)的双掺杂立方晶相NaYF4单晶体.根据测定的吸收光谱以及800 nmLD波长激发下的发射光谱、发射截面和衰减曲线, 研究从Tm3+离子到Ho3+离子的能量传递机制、Tm3+离子的浓度猝灭效应和Ho3+离子在2.04 μm波段的优化发光效应.当Ho3+离子浓度保持为~1.90 mol%不变, Tm3+离子浓度从0.99 mol% 增加到 1.59 mol%时, 2.04 μm波段的发射强度逐步增强；当浓度从1.59mol% 增加到7.19mol%时, 发射强度逐步减弱.Ho3+(1.90 mol%)/Tm3+(1.59 mol%)共掺的单晶体的发射截面最大, 达到2.17×10－20 cm2, 其荧光寿命最长, 为21.72 ms；同时, 根据Ho3+离子的吸收截面和Tm3+离子的发射截面, 计算得到该样品从Tm3+∶3F4→Ho3+∶5I7稀土离子能量传递系数和Ho3+∶5I7→Tm3+∶3F4反传递系数分别为CTm-Ho=24.14×10－40 cm6/s, CHo-Tm=2.05×10－40 cm6/s.
光学材料 光谱 α-NaYF4单晶晶体 浓度猝灭 能量传递系数 Optical material Optical spectrum α-NaYF4 single crystals Concentration quenching Energy transfer coefficients
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Photo-Electronic Material, Ningbo University, Ningbo 315211, China
Glass ceramics Ba2LaF7:xDy3+ are obtained through the conventional melt-quenching technique, and their luminescent properties are investigated. Under 350 nm excitation, the emission spectra consists of a strong blue-yellow band as well as a weak red emission centered at 660 nm, which are attributed to the F9/24→H15/26, F9/24→H13/26 and F9/24→H11/26 transitions of the Dy3+ ion, respectively. The corresponding Commission Internationale de L’Eclairage (CIE) chromaticity coordinate for a sample of 2 mol.% Dy2O3 after being heat-treated at 690°C is (0.313, 0.328). It is concluded that the formed materials may have the possibility of applications for white light-emitting diodes (LEDs).
160.2540 Fluorescent and luminescent materials 160.4760 Optical properties 160.5690 Rare-earth-doped materials Chinese Optics Letters
2015, 13(9): 091601
宁波大学 信息学院 光电子功能材料实验室, 浙江 宁波 315211
实验采用高温熔融法制备了一系列Dy3+离子、Tb3+离子单掺或共掺氟氧碲酸盐玻璃样品.测试了不同摩尔含量的Dy3+离子和Tb3+离子的氟氧碲酸盐玻璃样品的密度, 分析了紫外-可见透射光谱、激发光谱、发射光谱、发光衰减曲线, 研究了不同摩尔含量的Dy3+离子和Tb3+离子的氟氧碲酸盐玻璃样品光谱性能及Dy3+离子到Tb3+离子能量传递机理.结果表明: Dy3+离子、Tb3+离子单掺或共掺氟氧碲酸盐玻璃样品的密度均大于5 g·cm－3, 最大可达6.09 g·cm－3;Dy3+离子可以敏化Tb3+离子, 促进其发光, 但当Dy3+离子超过一定浓度后, 会发生离子间浓度猝灭效应, Tb3+离子的发光反而降低.试验测得, Dy3+离子的最佳掺杂浓度为1.0 mol%, 此时, Tb3+离子掺杂浓度为6.0 mol%, Tb3+离子发光效果最强.依据Dexter能量传输理论, 并对Dy3+离子和Tb3+离子的能级图及能级间的跃迁进行分析, 可知Dy3+离子和Tb3+离子间的能量传递方式为非辐射共振传递.
碲酸盐玻璃 稀土掺杂 激发与发射 发光 光谱分析 能量传递 Dexter理论 Tellurite glass Doping Excitation and emission Luminescence Spectral analysis Energy transfer Dexter theory
宁波大学光电子功能材料实验室, 浙江 宁波 315211
用高温熔融法制备了Ce3+/Tb3+掺杂的高钆镥氟氧化物闪烁玻璃样品，测试分析了其密度、透射光谱、激发与发射光谱、X射线激发发射光谱及衰减曲线等。制备的闪烁玻璃具有高的闪烁光输出，密度大于5.8 g/cm3，闪烁玻璃中Ce3+离子的引入有利于促进Tb3+离子发光。用Inokuti-Hirayama(I-H)理论模型分析了铈/铽掺杂高钆镥闪烁玻璃的能量传递机理，分析结果表明Ce3+→Tb3+的能量传递形式是无辐射共振能量传递。通过拟合数据和理论公式计算出了两者之间能量传递的速率和效率，其能量传递速率PSA和Tb3+离子浓度的平方成正比关系，而能量传递效率η随Tb3+离子浓度增加而升高。
材料 闪烁玻璃 光谱分析 I-H理论模型 能量传递
宁波大学 光电子功能材料重点实验室, 浙江 宁波 315211
报道了在Eu2+-Yb3+共掺磷酸盐中, 一个紫外光子(320 nm)通过下转换发光变成两个近红外光子(约1 000 nm)的现象.测试了不同样品的吸收、激发和发射光谱, 证明了在本玻璃体系中量子剪裁现象的存在; Eu2+离子5d-4f能级发光的衰减曲线证明Eu2+到Yb3+之间的合作能量传递; 用I-H理论模型拟合衰减曲线说明了能量传递的过程.最后计算出了能量传递的效率, 当Yb3+浓度为1.0 mol%时效率为23.05%, 当其增加到2.0 mol%时, 能量传递效率提高到了53.6%.
能量传递 下转换 激发和发射 磷酸盐玻璃 Energy transfer Downconversion Excitation and emission Phosphate glass
宁波大学光电子功能材料实验室, 浙江 宁波 315211
实验中采用高温熔融法制备了一系列高钆镥硼硅酸盐新型玻璃体系样品，研究了这种新型玻璃体系的玻璃形成区，测量了样品的玻璃稳定性和密度。结果表明，玻璃体系的玻璃形成区较广，玻璃稳定性良好（析晶温度与转变温度的差为262 ℃），且玻璃样品的密度达到5 g/cm3。以此种玻璃体系作为基质掺入Ce3+离子，测量其透过光谱、激发光谱、发射光谱、X射线激发发射光谱以及Gd3+离子的衰减时间。结果表明，玻璃的透过性能适合Ce3+离子的掺杂，并且Gd2O3和Lu2O3对闪烁体发光都具有积极的影响，同时研究了Gd3+离子和Ce3+离子的能量传递机理及最佳能量传递掺杂摩尔比。从玻璃的物理性能和光谱性能考虑，这种闪烁玻璃系统具有广泛应用于高能物理材料中的一定潜力。
材料 闪烁玻璃 光谱分析 钆镥硼硅酸盐 高密度
宁波大学 光电子功能材料重点实验室, 浙江 宁波 315211
以正硅酸乙酯与γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷为前驱体, 应用溶胶-凝胶技术, 合成了Tm3+离子掺杂的有机-无机复合材料。从吸收光谱特性出发, 应用Judd-Ofelt理论, 计算得到了Tm3+离子的J-O强度参量(Ω2, Ω4, Ω6)及Tm3+离子各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比及辐射寿命等光谱参量。根据McCumber理论计算了Tm3+离子能级3H6←→3F4(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面, 同时, 根据所获得的吸收截面、发射截面以及掺杂离子浓度等参数获得了Tm3+离子在凝胶玻璃中的增益截面函数。与其它玻璃掺杂基质比较可知, Tm3+掺杂的有机改良硅酸盐玻璃在~1.8 μm和~2.0 μm波段的中红外激光中有潜在的应用前景。
Tm3+离子 有机-无机复合材料 光谱参数 增益特性 Tm3+ ions organic-inorganic material optical spectra gain properties
1 宁波大学光电子功能材料重点实验室， 浙江 宁波315211
2 中国科学院上海硅酸盐研究所， 上海200050
用500和800 ℃， 在氧气下， 对掺Bi钨酸镉晶体进行热退火处理， 测定了处理后晶体的吸收光谱与发射光谱。 随退火处理温度的升高晶体的吸收强度降低， 吸收边带发生蓝移。 在373与980 nm的光激发下， 分别观察到发光中心为528 nm的CdWO4晶体本征发光与发光中心为1 078 nm的Bi5+发光。 晶体样品通过高温氧气处理， 发光中心为528 nm的荧光带强度增强， 但发光中心为1 078 nm的荧光带强度变弱。 这可能是由于氧退火使Bi5+转化成Bi3+所致。 经退火处理后， 晶体的颜色逐渐变浅， 透光率明显提高， 这是由于晶体中氧空位减少所致。 经γ射线辐照处理后， 528 nm处的发光增强， 而1 078 nm处的发光减弱， 这可能是由于γ射线辐照后导致Bi5+变成Bi3+。
O2退火 γ射线 光谱 Bi离子 O2-annealed γ-irradiated Emission spectra Bi ions 光谱学与光谱分析
2012, 32(6): 1476
