采用水热法制备了Er3+掺杂的ZnO纳米棒阵列, 通过场发射扫描电镜、X单晶衍射谱仪、透射电镜、微区显微光谱仪等对其形貌结构和发光性能进行了表征。结果表明, 掺杂前后ZnO纳米棒的形貌及晶型结构未发生改变, Er3+被均匀地掺杂至ZnO纳米棒中, 并未发现形成Er2O3; 掺杂Er3+后样品的光致发光光谱显示400 nm左右蓝光部分占比先提高后减少, 其可见光占比减少归因于Er3+填补了一部分锌空位缺陷, 同时抑制了一部分氧空位缺陷。结合荧光寿命光谱分析也可发现其辐射发光部分寿命延长, 表明荧光辐射效率提高。最终选取掺杂浓度为30%的单根ZnO纳米棒制备ZnO/GaN异质结发光二极管, 与未掺杂Er3+的样品相比, 其电致发光强度提高了5倍。本研究可为ZnO基电致发光器件的性能改善提供一种简便可行的方法。

为了探索Er3+在Pb(Mg1/3Nb2/3)-PbTiO3弛豫铁电晶体场中的发光特性, 采用高温溶液法生长了PMN-32PT∶Er3+弛豫铁电单晶, 测试并分析了该晶体的微观形貌、相结构、吸收光谱与上转换发射光谱, 利用Judd-Ofelt理论计算了Er3+在PMN-32PT晶体场中的J-O振子强度参数。该晶体四方相晶胞参数为a=0.402 3 nm, c=0.403 3 nm, V=0.065 23 nm3, 单斜相晶胞参数为a=0.403 5 nm, b=0.403 2 nm, c=0.403 1 nm, V=0.065 57 nm3。振子强度参数Ω2=1.77×10-20 cm2, Ω4=1.50×10-20 cm2, Ω6=0.79×10-20 cm2, δrms=0.18×10-6; 4I11/2的理论能级寿命τ=1.75 ms。样品晶体在980 nm光源激发下, 发射出了很强的绿光(552 nm)。研究结果表明PMN-PT∶Er3+单晶是一种性能优异的新型发光晶体。

首先, 使用高温熔融冷却技术, 制备了不同掺入比例的NaF, YF3玻璃样品。 然后将退火后的玻璃样品切割加工成15 mm×15 mm×3 mm, 实施抛光处理。 最后, 通过差热分析确定玻璃转变温度Tg、 第一析晶峰Tx和玻璃整体析晶峰Tc等特征温度。 将样品在600 ℃下热处理2 h后, 在玻璃样品中成功的析出了不同晶粒尺寸的NaYF4微晶。 对样品进行了XRD, TEM和EDX的分析, 可以确定不同样品中晶粒的尺寸与分布。 结合样品荧光光谱和吸收光谱的分析, 探讨了Er3+在不同晶粒尺寸样品中的上转换发光特征, 当晶粒尺寸由大变小时, Er3+逐渐由红光发射转向绿光发射。 通过析晶活化能的分析, 确定了NaF可以改善玻璃网络结构, 当NaF含量降低时, 可以提高玻璃网络结构的完整性, 增加玻璃样品的析晶活化能, 降低了微晶玻璃样品的析晶能力, 进而对微晶玻璃样品内微晶尺寸起到调节作用。 因此: 当样品中NaF含量较高时, 晶粒尺寸较大, 晶粒中的Er3+浓度较高, 使得Er3+-Er3+之间的交叉驰豫作用增强, 导致Er3+红光发射较强; 相对应地, NaF含量较低时, 晶粒尺寸较小, 晶粒中Er3+浓度较低及交叉弛豫减弱, 因此, Er3+绿光发射增强。 通过改变玻璃组分, 调节微晶玻璃中晶粒尺寸, 实现了对Er3+在微晶玻璃中发光颜色的调控。

采用高温熔融法制备了Yb3+/Er3+掺杂的氟氧化物发光微晶玻璃，确定了最佳熔化温度(1 100 ℃)和退火温度(440 ℃，480 ℃)。测定得到基质玻璃的透过率为85%，掺入稀土后，透过率有所下降，并出现了稀土离子的特征吸收峰。980 nm半导体激光器(LD)激发下样品的上转换发射光谱存在4个明显的发射峰，分别为410,532,546和656 nm，对应于2H9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁。研究了不同Yb3+/Er3+(摩尔分数)和Er3+浓度对上转换发光强度的影响，当Yb3+∶Er3+=4∶1、 Er3+摩尔分数为15%时，上转换发光强度达到最高。根据发光强度与泵浦功率之间的关系，确定了上转换发射均为双光子过程。讨论了Yb3+,Er3+离子间的能量传递，建立了上转换发光机制。

采用溶胶-凝胶法制备了8 mol% Er3+掺杂单一Yb2Ti2O7相粉末.976 nm半导体激光器激发Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末获得中心波长524、548 nm的绿色和660 nm的红色上转换发光，绿色和红色上转换发光强度(Igreen、Ired)随激光泵浦功率的增大而增强，且绿色和红色上转换发光均为双光子吸收过程.随着Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末温度的升高，Igreen和Ired逐渐减弱但强度比Igreen/Ired逐渐增大，中心波长524和548 nm的绿色上转换发光强度比I524/I548也逐渐增大.绿色上转换发光与温度的依赖关系使得Er3+掺杂Yb2Ti2O7粉末在光学高温传感器方面具有潜在应用.

Er3+掺杂的(ZnO)1-x-y(P2O5)x(B2O3)y玻璃具有优良的光学性质。沸水煮沸实验结果表明, 该类玻璃具有较高的环境稳定性。与(Er2O3)z(ZnO)1-x-z(P2O5)x-z 类玻璃相比, Er3+掺杂的该类玻璃在1.5 μm峰值位置的光谱半峰全宽超过110 nm, 而且具有较高的猝灭浓度。

制备了掺Er3+的TeO2-WO3-ZnO-ZnF2(TWZOF)玻璃,测量了Er3+在玻璃中的吸收光谱和970 nm激光二极管激发下的荧光光谱和荧光寿命,分别采用J-O理论和McCumber理论计算了Er3+离子的J-O强度参量Ωt (t=2,4,6)和其1.5 μm发射的吸收截面和发射截面,研究了其荧光强度、荧光寿命和发射带宽与ZnF2含量的关系。结果表明,Er3+在TWZOF玻璃中具有较大的1.5 μm发射截面,其峰值发射截面为0.86 pm2;同时,Er3+在TWZOF玻璃中具有很大的1.5 μm发射带宽,所得半峰全宽在68～83 nm之间;Er3+在TWZOF玻璃中还具有较小的Ω2值和较大的Ω6值,且随ZnF2含量的增加,Ω2和Ω6均增大;Er3+离子1.5 μm发射峰值荧光强度和荧光寿命总体也随ZnF2含量的增加而增加。