天津理工大学 材料科学与工程学院, 功能晶体研究院, 天津市功能晶体材料重点实验室, 天津 300384
硼酸钙镧晶体是一种激光基质晶体, 以其优秀的物理特性而受到广泛关注。稀土离子掺杂的硼酸钙镧晶体在紫外激光器领域的研究尚不多见。本研究采用顶部籽晶法成功生长出尺寸为40 mm×21 mm×6 mm的铈掺杂硼酸钙镧晶体。研究了铈掺杂硼酸钙镧晶体室温光谱性质, 测量了室温下其透过光谱以及紫外-吸收光谱, 发现铈离子掺杂导致晶体在200~288 nm以及305~330 nm紫外波段吸收较强。测试了室温下铈掺杂硼酸钙镧晶体的激发光谱, 并且利用波长260 nm的连续光激发得到发射光谱, 发现主要发射带中心波长位于290, 304, 331和353 nm处, 对应于铈离子5d态到2F5/2和2F7/2态的跃迁。对铈掺杂硼酸钙镧晶体的热学性质进行了研究, 发现其在300 K下具有较高的热导率(6.45 W/(m·K)), 且随着温度升高保持良好的热稳定性。358 K条件下, 热膨胀系数及c方向的晶格常数分别为2.94×10-6 /K和0.91240 nm, 随着温度升高至773 K，线性增加到5.3×10-5 /K和0.91246 nm。研究结果表明：铈掺杂硼酸钙镧晶体具有良好的光学性能和热稳定性, 适合应用于紫外激光领域。
铈掺杂硼酸钙镧晶体 光学性能 热稳定性 Ce3+ doped La2CaB10O19 crystal optical property thermal stability
桂林理工大学 材料科学与工程学院, 广西有色金属及特色材料加工重点实验室, 广西 桂林 541004
采用溶剂热法制备了一系列不同Ce3+含量的Yb3+/Tm3+/Ce3+共掺NaYF4纳米粒子。样品在980 nm激光激发下, 可以观察到强烈的上转换蓝色荧光。探究了不同Ce3+含量对发光强度的影响, 发现在Ce3+含量从0%增加到0.5%的过程中, 紫外到可见的上转换发光随着Ce3+浓度的增加先增强后减弱, 在0.2%时荧光达到最强, 比不掺Ce3+时荧光增强高达5倍左右, 其中475 nm的蓝光更是增强了6倍。此外, 对其机理进行了深入细致的探究, 一方面, 掺杂Ce3+后, Tm3+中的(3F3,3H4)与Ce3+中的(2F7/2,2F5/2)发生交叉弛豫, 有效地防止了电子跃迁回到基态, 以致整体荧光明显增强; 另一方面, 当掺入Ce3+后, 形成的(Yb3+- Yb3+- Ce3+)Trimers把能量传递给1G4能级, 发出475 nm的蓝光, 导致蓝光很强。将其应用于荧光强度比测温, 绝对灵敏度高达0.035 0 K-1。
Ce3+掺杂 上转换发光 强蓝光 荧光强度比测温 Ce3+ doped upconversion luminescence strong blue light (Yb3+- Yb3+- Ce3+) Trimers (Yb3+- Yb3+- Ce3+)Trimers fluorescence intensity ratio thermometry
新疆师范大学物理与电子工程学院 新疆矿物发光及其微结构重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830054
通过高温固相法成功合成了系列宽带发射且发光颜色可调的Ba1-xAl12O19∶xCe3+(0.01≤x≤0.09)荧光粉。X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱元素映射图像结果证明合成了纯相且元素分布均匀的铝酸盐荧光粉。在361 nm近紫外光激发下, 随着Ce3+掺杂浓度逐渐增加, Ba1-xAl12O19∶xCe3+样品的发光强度逐渐增强且发光颜色由蓝光逐渐调节到青光。在x=0.05 mol时, Ba0.95Al12O19∶0.05Ce3+样品发光强度达到最大值, 荧光内量子产率为30.8%。稳态光谱和荧光寿命结果证实, 当Ce3+掺杂浓度大于0.05 mol时, Ba1-xAl12O19∶xCe3+样品发生浓度猝灭, 该浓度猝灭主要归因于邻近的Ce3+-Ce3+之间的能量传递。Ba0.95Al12O19∶0.05Ce3+样品表现出光谱覆盖范围为365~650 nm、主峰位于450 nm的青光发射, 其半高宽为120 nm。该不对称的宽发射带主要源于占据基质晶格中Ba1和Ba2格位的两个Ce3+发光中心。将Ba0.95Al12O19∶0.05Ce3+和商用红色荧光粉混合制备出简单的可被紫外光(λex=365 nm)激发的二色pc-WLEDs, 并实现了显色指数和相关色温可调的全可见光谱白光。 该宽带青色发光的Ba0.95Al12O19∶0.05Ce3+荧光粉在全光谱照明领域具有潜在应用。
宽带发射 青色光谱间隙 Ce3+掺杂 铝酸盐 全光谱 broadband emission cyan spectral gap Ce3+ doped aluminate full spectrum
1 青岛科技大学 化学与分子工程学院, 山东 青岛 266042
2 美国佐治亚南方大学 物理系, 佐治亚 斯泰茨伯勒 30460
3 重庆邮电大学 理学院, 重庆 400065
采用高温固相法制备了Ba5-2xCexKx(PO4)3F和Ba3Ce1-xK(PO4)3F∶xTb3+荧光粉, 通过XRD、SEM(含mapping和EDX)、光致激发和发射光谱对其结构、形貌、组成及发光性能进行了研究。实验结果表明, 在紫外光激发下, Ba3CeK(PO4)3F荧光粉发出明亮的蓝光, 而在Ce3+、Tb3+共掺的Ba3Ce1-xK(PO4)3F∶xTb3+荧光粉中观察到有效的Ce-Tb能量传递, 并实现了发光颜色随着Tb3+掺杂浓度的增加逐渐由蓝光转变为蓝绿光并最终转变为绿光的有效调控。当Tb3+掺杂摩尔分数x=0.20时, Ba3Ce1-xK(PO4)3F∶xTb3+中Tb3+的发光强度达到最大。
荧光粉 Ce3+掺杂 Tb3+掺杂 能量传递 光谱调控 phosphor Ce3+ doped Tb3+ doped energy transfer spectral control
1 吉林师范大学 物理学院， 吉林 四平136000
2 长春理工大学 材料物理与工程学院， 吉林 长春130022
采用高温熔融法制备Ce3+或Tb3+单掺和Ce3+/Tb3+共掺钆-钡-硅酸盐闪烁玻璃。通过透射光谱、光致激发和发射光谱、X射线激发发射光谱及荧光衰减曲线等手段对其发光性能进行研究。实验结果表明: 在紫外光的激发下,Tb3+掺杂闪烁玻璃发出明亮的绿光(544 nm)，而Ce3+掺杂闪烁玻璃发出蓝紫光。对于Ce3+/Tb3+共掺闪烁玻璃，在紫外光和X射线激发下均观察到Ce3+离子敏化Tb3+离子发光的现象，这是由于存在Ce3+→Tb3+的能量转移。Ce3+/Tb3+共掺闪烁玻璃的最佳Ce2O3掺杂摩尔分数为0.2%，此时Ce3+离子向Tb3+离子的能量传递效率为45.7%。在X射线激发下，Ce2O3摩尔分数为0.2%的Ce3+/Tb3+共掺闪烁玻璃在544 nm处的发光强度是Bi4Ge3O12 (BGO)闪烁晶体在500 nm处发光强度的4.2倍，积分闪烁效率达到BGO晶体的55.6%，这有利于在高分辨率医学成像中降低辐射剂量。
闪烁玻璃 Ce3+掺杂 Tb3+掺杂 能量传递 scintillating glass Ce3+ doped Tb3+ doped energy transfer
合肥工业大学 材料科学与工程学院, 合肥 230009
采用溶胶凝胶技术通过添加Ce(NO3)3制备了掺杂Ce3+离子的纳米SiO2材料,进行了不同温度的氯化处理。采用电子能谱、吸收光谱以及荧光光谱对Cl-离子修饰Ce3+掺杂SiO2材料的成分及光学性能进行分析、测试,研究Cl-离子修饰对掺杂SiO2材料中Ce3+离子光学性能的影响。测试结果表明,经过氯化处理不仅可以明显提高Ce3+离子掺杂SiO2材料的发光强度,还可以使发光和激发波长产生明显的变化,发光波长由445 nm蓝移至390 nm, 激发波长由326 nm蓝移至290 nm左右。这种转化具有可逆性,将经氯化处理的样品重新在空气中处理后,发光强度减弱,发光和激发波长也恢复到氯化处理前的位置。
光学材料 Cl-修饰 Ce3+掺杂 蓝移 纳米SiO2
合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥 230009
通过溶胶凝胶技术制备了掺杂Ce3+离子的纳米SiO2材料,并经较低温度下煅烧,研究其光致发光(PL)性能。X射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)测试结果表明该纳米材料具有非晶态结构,颗粒尺寸为20～30 nm。对其光致发光谱的测定显示:经450 ℃低温煅烧,未掺杂SiO2样品的光致发光谱明显为多峰的宽带结构,而微量Ce3+掺杂的样品在230 nm激发下存在着唯一的一个很强的、主峰位于346 nm左右的紫外发光峰,与未掺杂SiO2及Cu2+掺杂SiO2样品的比较表明该发光峰并非常见的Ce3+离子的d-f跃迁产生的特征发光带,而是起源于SiO2中的某种本征缺陷中心。通过不同煅烧温度以及不同Ce3+离子掺杂量对346 nm发光峰强度的影响,讨论该发光峰起源可能的结构模型。
光学材料 Ce3+掺杂SiO2 溶胶凝胶技术 纳米SiO2
