采用均匀沉淀法，通过改变稀土离子与尿素的量比成功合成了粒径分别为80，55，40 nm的Y2O3∶Eu3+纳米球样品。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和发光光谱对不同尺寸纳米球的晶体结构、微观形貌和发光性质做了分析，对Y2O3∶Eu3+纳米球的生长过程进行了研究。根据Judd-Ofelt理论，利用Eu3+的发射光谱和荧光衰减等数据，计算了5D0→7FJ能级的辐射跃迁速率和荧光分支比，计算得到Y2O3基质材料的折射率为1.80以及不同粒径样品的光学跃迁强度参数。最后分析了5D0能级荧光发射与温度之间的依赖关系，结果证明了荧光温度猝灭行为符合Crossover过程，并通过阿伦尼乌斯公式非线性拟合获得了激活能，粒径为80，55，40 nm的Y2O3∶Eu3+纳米球样品的活化能分别为0.201，0.193，0.200 eV。
Y2O3∶Eu3+纳米球 发光性质 Judd-Ofelt理论 Y2O3∶Eu3+ nanoparticles luminescence properties Judd-Ofelt theory
采用传统的高温固相反应法合成了Tm3+/Yb3+共掺杂Y2(MoO4)3系列荧光粉。XRD结果表明合成的样品为相纯度好的Y2(MoO4)3。在980 nm光激发下, 样品具有较强的位于487 nm和800 nm的蓝色和近红外发射, 同时伴有较弱的位于649 nm的红光发射。它们分别来自于Tm3+的1G4→3H6、3H4→3H6和1G4→3F4跃迁。根据功率相关的上转换发射和能级图分析了Tm3+的上转换发光机制。结果表明, 1G4和3H4能级的布居分别来自于三光子和两光子的能量传递上转换。此外, 随着Tm3+浓度的增加, 蓝色、红色和近红外发射带均呈先增加后降低的趋势, 即发生了浓度猝灭。同时, 蓝光发射和近红外发射的强度比随Tm3+掺杂浓度的增加而减小。
铥离子 蓝色上转换 荧光粉 浓度猝灭 能量传递 Tm3+ blue upconversion phosphor concentration quenching energy transfer
采用高温固相法制备了Er3+, Yb3+共掺杂的NaGd(MoO4)2荧光粉, 通过X射线衍射对样品的物相结构进行了分析, 采用荧光光谱手段对样品的下转换发光特性和上转换发光特性进行了研究。通过对激发、发射光谱的分析, 发现基质到Er3+存在有效的能量传递。通过对样品上转换发光光谱的分析, 发现在不同Yb3+掺杂浓度样品中, 红光和绿光上转换发光均为双光子过程, 并对样品上转换发光强度与LD泵浦电流和掺杂离子浓度的关系进行了讨论。
高温固相法 上转换 能量传递 up-conversion solid-state reaction method NaGd(MoO4)2 NaGd(MoO4)2 energy transfer
采用共沉淀法制备了Er3+,Yb3+共掺Gd2WO6荧光粉, 通过对浓度猝灭曲线的分析表明Er3+间的相互作用类型为电偶极-电偶极相互作用。分析了样品荧光的温度效应并得到摩尔分数为5%和20%的Er3+掺杂样品的激活能ΔE分别为0.27和0.29 eV。利用Er3+的2H11/2和4S3/2能级跃迁至基态的荧光强度比随温度变化这一特性研究了两个不同Er3+掺杂浓度样品的下转换温度效应, 结果表明该材料体系具有良好的温度传感特性。
荧光粉 浓度猝灭 温度传感 phosphor Gd2WO6∶Er3+ Gd2WO6∶Er3+ Yb3+ Yb3+ concentration quenching temperature sensing
采用高温固相法合成了CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉。利用X射线衍射分析了CaSnO3∶Tb3+物相结构。研究了Tb3+浓度对样品发光强度的影响, 结果显示:随Tb3+浓度的增大, 发射光谱强度先增大后减小, 出现了浓度猝灭效应, Tb3+的最佳摩尔分数为0.3%。发射光谱由4个主要发射峰组成, 峰中心分别位于492, 546, 588, 623 nm处, 以Tb3+的5D4→7F5(546 nm)跃迁发射为最强。对样品的温度特性进行了测量, 通过对数据进行拟合得到样品的激活能为0.58 eV, 陷阱深度为0.622 eV。最后, 给出了CaSnO3∶Tb3+绿色长余辉荧光粉可能的余辉发光机理。
长余辉 陷阱深度 CaSnO3∶Tb3+ CaSnO3∶Tb3+ long lasting phosphor trap depth
以MoO3、Gd2O3及Tb4O7为原料，以NH4HF2为助溶剂，在碳粉还原条件下制备了不同Tb3+掺杂浓度的Gd2(MoO4)荧光粉样品。采用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征，发现掺杂浓度的改变未对产物的晶体结构产生影响，产物均为单一正交相Gd2(MoO4)3。对样品的激发、发射光谱及荧光衰减特性进行了测量和分析，结果表明: 样品在200～300 nm范围内具有较强的源自于Tb3+的f-d跃迁及Mo-O电荷迁移跃迁吸收；在紫外光激发下观察到了Tb3+及MoO2-4基团的本征发射。研究了发光强度、荧光寿命以及样品的发光色坐标与Tb3+浓度的关系，结果表明样品的发射光色纯度较差，该体系荧光粉与实际应用要求还有较大差距。
绿色荧光粉 荧光衰减 Gd2(MoO4)3 Gd2(MoO4)3 Tb3+ Tb3+ green emitting phosphor fluorescence decay
采用固相法合成了Eu3+和Bi3+共掺杂的LaMgB5O10红色荧光粉，在紫外或蓝光激发下，样品的红光强度随着Bi2O3的增加而增强。利用X射线衍射对样品的结构进行了分析，结果表明，掺入Bi2O3后，样品的结晶度更好。根据Judd-Ofelt理论计算，得到样品的内量子效率不随掺杂剂的改变而变化，约为43%。在394 nm激发下，Eu3+和Bi3+共掺杂样品的红色荧光强度较Eu3+单掺杂样品中增强了50%。根据漫反射和变温光谱测量结果，分析指出Eu3+红色荧光增强是由于Eu3+的吸收增强。
Judd-Ofelt理论 荧光增强 LaMgB5O10 LaMgB5O10 Judd-ofelt theory enhanced red photoluminescence
1 大连海事大学 物理系， 辽宁 大连 116026
2 大连理工大学 物理与光电工程学院， 辽宁 大连 116024
采用高温固相反应法制备了NaGdTiO4∶Eu3+红色荧光粉。利用X射线衍射和荧光光谱对NaGdTiO4∶Eu3+粉末进行了表征，研究了TiO2含量和Eu3+掺杂摩尔分数对粉末晶体结构和发光性能的影响。当TiO2的量在当量反应基础上增加50%时，制得了单一正交相NaGdTiO4。荧光光谱测试结果显示，样品在紫外区存在强的宽激发带，对应于NaGdTiO4基质的吸收。在281 nm紫外光激发下，样品显示出强的红光发射，表明NaGdTiO4基质到Eu3+之间存在有效的能量传递。该类钛酸盐红色荧光粉在近紫外光激发型白光LED中具有潜在的应用价值。
红色荧光粉 白光LED NaGdTiO4∶Eu3+ NaGdTiO4∶Eu3+ red phosphor white LEDs
1 长春职业技术学院，吉林 长春 130033
2 大连海事大学 物理系，辽宁 大连 116026
稀土掺杂材料的上转换发光是实现光波频率转换的重要途径，也是稀土掺杂发光材料研究的重要内容。本文从介绍与上转换相关的基本概念出发，阐述了稀土离子上转换发光的发展历史；对稀土离子掺杂材料的能量传递、激发态吸收、合作敏化、合作发光、双光子吸收激发及光子吸收雪崩等上转换发光机制进行了概述，并对各机制进行了比较；对不同稀土离子掺杂体系中上转换发光的机制进行了总结；对以往研究的稀土掺杂上转换发光材料的基质，包括粉体材料、晶体材料、非晶材料进行了概括；最后对影响稀土离子上转换发光效率的因素进行了分析，提出了在上转换发光材料的设计中应重点考虑基质对泵浦光及上转换发射光的吸收、基质材料的声子能量、稀土离子的掺杂方案及泵浦途径等因素。
上转换发光 稀土离子 基质材料 掺杂发光 发光效率 up-conversion luminescence rare earth ion host matrix doping luminescence luminescence efficiency
采用熔融淬火技术制备了一组Er3+掺杂的变组分硼碲酸盐玻璃材料.测量了玻璃的折射率、吸收光谱及4I13/2→4I15/2跃迁的荧光寿命.利用标准的三参量Judd-Ofelt理论对Er3+的光学跃迁性质进行了计算，并对Er3+离子的4I13/2能级的量子效率进行了研究.结果发现,随着样品中TeO2含量的增加样品的折射率变大，三个Judd-Ofelt参量中Ω2随着样品组分的改变较明显，而另外两个参量Ω4和Ω6的变化较小.还发现随着TeO2含量的增加4I13/2→4I15/2辐射跃迁几率增大，并且该跃迁的量子效率增加.这一研究结果表明,在硼酸盐玻璃材料中引入TeO2可以有效地改善其中稀土离子的量子效率和辐射跃迁性能.
铒离子 吸收光谱 光学跃迁 强度参量 荧光衰减 Er3+ Absorption spectra Optical transition Intensity parameters Fluorescence decay
