中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
爱迪生珍珠和珈百丽珍珠为近年来相继问世的优质淡水有核珍珠, 分别酷似南洋珠和AKOYA珍珠, 如何区分白色珍珠、 金色珍珠、 黑色珍珠及银灰色珍珠的类型和颜色成因, 成为目前检测机构棘手的难题。 对132颗不同类型的白色系、 黄色系、 黑色系、 灰色系天然呈色珍珠与染色或辐照改色的各类珍珠进行了系统的PL光谱测试分析, 结果表明不同类型的珍珠PL光谱有重要鉴别特征, 尤其是PL光谱中荧光背景强度(F)与565 nm文石主峰强度(A)比值F/A, 可有效区分不同类型白色珍珠以及黑色、 金色银灰色珍珠的颜色成因。 (1)白色南洋珠F/A值多集中于1附近, 白色爱迪生珍珠与白色珈百丽珍珠具有类似的PL光谱与F/A值变化范围, 但大部分样品出现631 nm发光峰, F/A值多集中于2; 白色AKOYA珍珠的F/A值大于10。 (2)金色南洋珠的F/A值多集中于1.6, 变化范围较小, 染金色南洋珠与染金色爱迪生珍珠F/A值基本都大于4。 (3)深灰色体色Tahiti黑珍珠没有特征的发光峰, 但随着颜色加深, 逐渐出现617 nm处发光峰, 黑色体色Tahiti黑珍珠具有稳定的有机卟啉相关的617和650 nm处发光峰; 而绝大部分染色、 辐照的黑色珍珠样品并未出现明显的荧光背景增强现象, 但缺失617和650 nm处发光峰。 (4)天然呈色银灰色AKOYA样品F/A值都小于3, 而染色和辐照成因的银灰色AKOYA的F/A值都明显高(1.79~144), 并且因改色方式不同, 存在一定的变化范围。
光致发光光谱 珍珠 南洋珠 AKOYA珍珠 淡水珍珠 Photoluminescence spectra Pearl South Sea cultured pearl AKOYA pearl Freshwater nucleated cultured pearl 
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Micro-Nano Optoelectronic Materials and Devices, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronic Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Department of Physics, Shanghai Key Laboratory of Materials Protection and Advanced Materials in Electric Power, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China
4 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
5 CAS Center for Excellence in Ultra-Intense Laser Science, Shanghai 201800, China
Two-dimensional (2D) Sn-based perovskites are a kind of non-toxic environment-friendly emission material with low photoluminescence quantum yields (PLQYs) and enhanced emission linewidths compared to that of 2D Pb-based perovskites. However, there is no work systematically elucidating the reasons for the differences in the emission properties. We fabricate and having different defect densities and different exciton-phonon scattering intensities. We also reveal that 2D Sn-based perovskites have stronger exciton-phonon scattering intensity and higher defects density, significantly broadening the emission linewidth and accelerating the exciton relaxation process, which significantly reduces the PLQY of 2D Sn-based perovskites.
temperature-dependent photoluminescence spectra transient absorption spectra defect state exciton-phonon scattering two-dimensional perovskites Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021602
1 南昌大学材料科学与工程学院, 江西 南昌 330001
2 南昌大学江西省轻质高强结构材料重点实验室, 江西 南昌 330001
采用高温固相法在1 170 ℃还原气氛下保温3.5 h制备了(Ca1-xBax)1.95SiO4∶0.05Eu(x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0)系列新型荧光粉, 并研究了其基体晶相、 Eu离子价态、 光谱性能。 随着x值增大, 粉末物相组成发生如下改变: γ-Ca2SiO4(x=0)→T相和γ-Ca2SiO4混合物(0≤x<0.7)→T相(0.7≤x<0.9)→Ba2SiO4相(x≥0.9), 即(Ca1-xBax)2SiO4粉末只在富Ba端形成有限置换型固溶体, 即T相和Ba2SiO4相粉末。 点阵参数精确分析表明: 随着Ba离子增加, T相荧光粉(0.7≤x<0.9) 处于M1, M2, M5点位碱土离子配位数增大进而晶格参数增大较为明显, 而Ba2SiO4相荧光粉(x≥0.9)中碱土离子配位数无变化晶格参数变化也较小; Eu离子以取代碱土离子方式进入晶格, 对晶格影响较小。 T相和Ba2SiO4相荧光粉XPS全谱分析结果类似, 均出现Ba(3p3/2), Ba(3d3/2), Ba(3d5/2), O(1s), Eu(4d), Si(2p3/2)电子结合特征峰; 其O(1s)核心电子结合能精细谱也类似, 有2个光电子峰组成, 分别对应晶格氧、 间隙氧缺陷(Eu3+取代+2碱土离子造成); 进一步Eu(4d)高分辨XPS分析表明, 随着x值增大, T相粉末Eu2+/Eu3+比值增大(Eu离子形成+2可能性增大), 而Ba2SiO4相粉末Eu2+/Eu3+比值变化不明显。 在254和365 nm紫外激发下Ca1.95SiO4∶0.05Eu(γ-Ca2SiO4相荧光粉)可用作红色荧光粉, 而(Ca1-xBax)1.95SiO4∶0.05Eu(x≥0.7, 即T相(其绿光宽谱发射峰中心在455 nm附近)或Ba2SiO4相荧光粉(其绿光宽谱发射峰中心在510 nm附近))可用作绿色荧光粉; T相荧光粉绿光发射比Ba2SiO4相荧光粉绿光发射对应波长更短; 随着x值增加T相和Ba2SiO4相荧光粉发射光谱发生蓝移(即T相粉末中(Ca0.3Ba0.7)1.95SiO4∶0.05Eu绿光发射波长最长, Ba2SiO4相粉末中(Ca0.1Ba0.9)1.95SiO4∶0.05Eu 绿光发射波长最长); 随着x值增加, T相荧光粉亮度提高, 而Ba2SiO4相荧光粉亮度降低, 即(Ca0.1Ba0.9)1.95SiO4∶0.05Eu粉末的绿色荧光最亮(荧光寿命571.8 ns、 量子效率55%)。 由绿色荧光粉(x≥0.7)精细发射光谱可知: x值会影响Ba2SiO4相Eu2+占位倾向, x值越大Eu2+在Ba2SiO4相荧光粉中进入高配位点几率越小(x值小, Ca离子占据9配位点位, 有促进Eu离子倾向进入10配位作用), 但在T相中的x值作用则不明显。 由此可见: 改变固溶度(即控制x值), 可实现该系列荧光粉物相组成、 晶格参数、 离子价态、 荧光颜色及亮度的调控。
碱土硅酸盐 铕 晶体结构 X射线光电子谱 荧光光谱 Alkaline soil silicates Eu Crystal structure X-ray photoelectron spectroscopy Photoluminescence spectra 光谱学与光谱分析
2020, 40(6): 1895
1 浙江方圆检测集团股份有限公司, 浙江 杭州 310013
2 浙江工业大学材料科学与工程学院, 浙江 杭州 310014
采用紫外-可见(ultraviolet-visible, UV-Vis)反射光谱并结合405 nm为激发光源的光致发光(photoluminescence, PL)光谱对海水养殖的黑色系珍珠进行较系统的光谱采集、 比对, 以期探究天然色黑色珍珠在上述光谱中的异同特性。 结果表明: (1)基于UV-Vis反射光谱中250~800 nm区间的谱图特征, 首次将黑色系珍珠的UV-Vis反射特性归类为四大类, 即①在约400, 500和700 nm处均存在吸收峰; ②在约400和500 nm两处存在吸收峰; ③在约400和700 nm两处存在吸收峰; ④在约500和700 nm两处存在吸收峰; (2)在405 nm激发光源下, 黑色珍珠的PL光谱在约620, 653和677 nm处皆出现特征吸收, 上述各吸收峰位在其他类别的淡海水珍珠的PL光谱中未曾见有具体报道。 且有趣的是, 首次发现黑色珍珠的PL光谱中约677 nm处的特征吸收峰表现出较强的光敏特征, 即随着激发光源辐照时间的延长, 该处吸收峰的强度渐弱甚至消失。 研究结果可为黑色系珍珠其颜色形成属性的鉴定、 判断提供理论与技术支撑。
海水养殖黑色珍珠 紫外-可见吸收光谱 分类 光致发光光谱 辐照 Seawater cultured black pearl Ultraviolet-visible reflectance spectra Classify Photoluminescence spectra Irradiation 光谱学与光谱分析
2020, 40(9): 2781
1 昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
2 昆明理工大学分析测试研究中心, 云南 昆明 650033
3 云南省分析测试中心, 云南 昆明 650033
采用高温固相法合成不同浓度Dy元素掺杂的以硅铝酸盐为基底的荧光材料。 通过X射线衍射物相分析可知, 其主要物相组成中含有Dy3Al2(AlO4)3。 通过拉曼光谱分析可知, 在该体系中, 874.5 cm-1处振动峰与Dy和铝氧四面体之间伸缩振动相关, 随着Dy掺杂量的增加, 其拉曼峰强度呈现先增后减的变化规律; 另外429.9 cm-1处测得的振动峰与Dy和铝氧四面体结构之间的弯曲振动相关。 随着Dy掺杂量的增加, 拉曼振动峰强度, 荧光分光光度计测得的荧光光谱以及拉曼光谱仪测得的光致发光光谱的峰强均呈现先增后减的变化规律。 该体系中Dy元素与铝氧四面体匹配数量逐渐增加, 当Dy掺杂量超过一定极限值时, 体系内发生浓度猝灭, 导致荧光性能下降。 与Tb元素掺杂相比, 两种体系材料的拉曼光谱峰形有很大的相似性, 又存在细微差异。 其中Tb元素掺杂体系材料的拉曼振动峰处于870.0和408.0 cm-1处。 两种不同元素掺杂的荧光材料其荧光强度变化规律具有一致性, 表明稀土元素与铝（硅）氧四面体匹配数量是决定材料荧光性能的关键因素。
拉曼光谱 荧光光谱 光致发光光谱 Dy3Al2(AlO4)3 Dy3Al2(AlO4)O12 Raman spectra Fluorescence spectrum Photoluminescence spectra
1 中国科学技术大学纳米科学技术学院, 江苏 苏州 215123
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所先进材料研究部轻量化实验室, 江苏 苏州 215123
为实现InP基单片集成光电子器件和系统,对InGaAsP/InGaAsP分别限制异质结多量子阱激光器结构展开量子阱混杂(QWI)技术研究。在不同能量P离子注入、不同快速热退火(RTA)条件以及循环退火下,研究了有源区量子阱混杂技术,实验结果采用光致发光(PL)谱进行表征。实验结果表明:在不同变量下皆可获得量子阱混杂效果,其中退火温度影响最为显著,且循环退火可进一步提高量子阱混杂效果;PL谱蓝移随着退火温度、退火时间和注入能量的增大而增大,退火温度对蓝移的影响最大,在注入剂量为1×10 14 ion/cm 2,注入能量为600 keV,750 ℃二次退火150 s时获得最大蓝移量116 nm。研究结果为未来基于QWI技术设计和制备单片集成光电子器件和系统奠定了基础。
激光器 量子阱混杂 离子注入 波长蓝移 光致发光谱 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 011409
1 昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
2 昆明理工大学分析测试研究中心, 云南 昆明 650033
3 云南省分析测试中心, 云南 昆明 650033
采用高温固相法制备不同浓度Tb元素掺杂的硅铝酸盐荧光材料。 当烧结温度为1 350 ℃时其荧光强度达到最大值。 通过X射线衍射图谱可知体系中基质材料为CaAl2Si2O8, Tb元素以Ca2Tb8(SiO4)6O2相存在。 通过拉曼光谱分析可知, 870 cm-1处振动峰与Ca2Tb8(SiO4)6O2中Tb与硅氧四面体的伸缩振动相关; Tb原子与硅氧四面体之间的弯曲振动产生408 cm-1振动峰。 随着Tb掺杂量的增加, 拉曼振动峰强度, 荧光分光光度计测得的荧光光谱以及拉曼光谱仪测得的光致发光光谱的峰强均呈现先增后减的变化规律。 该体系中Tb元素与硅氧四面体匹配数量逐渐增加, 当Tb掺杂量超过一定极限值时, 体系内发生浓度猝灭, 导致荧光性能下降。 采用325 nm激光作为激发光源, 用拉曼光谱仪的光致发光测量模式产生的峰形与传统荧光分光光度计的光谱曲线一致, 但其光谱分辨率明显高于传统荧光分光光度计获得的光谱, 有助于对细微能级跃迁现象加以区分。
拉曼光谱 荧光光谱 光致发光光谱 Ca2Tb8(SiO4)6O2 Ca2Tb8(SiO4)6O2 Raman spectra Fluorescence spectrum Photoluminescence spectra 光谱学与光谱分析
2019, 39(8): 2371
1 西安理工大学 电子工程系, 西安 710048
2 西北大学 物理学院, 西安 710069
3 中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程中心, 北京 100083
对张应变GaInP量子阱激光器材料结构开展变温光致发光特性的研究, 实验中激光器有源区为9 nm Ga0.575In0.425P量子阱结构, 采用N离子注入并结合730℃下的快速热退火处理来诱导有源区发生量子阱混杂.变温(10 K~300 K)光致发光特性研究表明：300 K时, 只进行快速热退火或者N离子注入的样品不发生峰值波长蓝移, N离子注入后样品在退火时发生波长蓝移, 且蓝移量随退火时间的增加而增加; 低温条件时, 不同样品的光致发光特性差别较大, 光致发光谱既有单峰, 也有双峰, 分析认为双峰中的短波长发光峰为本征激子的复合, 长波长发光峰是由于有序区域中的电子与无序区域中的空穴复合引起.本研究可为半导体激光器长期工作可靠性和材料低温特性的相互关系提供一种新的研究思路.
量子阱混杂 离子注入 低温PL谱 蓝移 张应变 Quantum well intermixing Implantation Low temperature photoluminescence spectra Blue shift Tensile strain
