采用高温固相法在1 300 ℃煅烧2小时制备了不同浓度Dy3+离子掺杂的YNbO4微晶粉末, 测量了样品的X射线衍射谱, 结果表明生成了纯相YNbO4微晶结构。采用漫反射积分球和光纤光谱仪测量了样品吸收谱, 并通过Judd-Ofelt理论计算了Dy3+掺杂YNbO4微晶粉末样品的光谱强度参数Ω2、Ω4、Ω6, 以及实验和理论振子强度。测量了监测波长为577 nm的样品激发谱, 结果表明在260 nm处有一个强激发峰, 其主要由YNbO4晶格吸收产生, 在其他波段还有几个较强激发峰, 主要归因于Dy3+离子的4f-4f跃迁。测量了270 nm和360 nm波长激发下的发射谱, 观察到了相似的发射峰分布。通过不同Dy3+掺杂浓度样品发射峰比较, 发现了浓度猝灭效应。根据能量传递理论分析表明, Dy3+离子的浓度猝灭属于电偶极-电偶极相互作用。最后, 计算了样品的CIE色坐标, 发现最接近于白光区域的色坐标为(0.219, 0.166)。

按照50Nb2O5-(46-x)Y2O3-4Yb2O3-xTm2O3(x=0.1，0.2，0.5，1，2)的配比方式，采用高温固相法制备出了掺杂Tm3+/Yb3+的YNbO4晶体粉末。在980 nm红外光激发下，观测到波长为478，645，707 nm的上转换荧光，分别对应于Tm3+离子的１G4→3H6、１G4→3F4、3F3→3H6能级跃迁过程。利用上转换发射功率与980 nm激光器工作电流关系估算出跃迁过程吸收光子数目为2.72，2.69，2.01，从而确定出前两者为三光子吸收过程，最后一个对应于双光子吸收过程。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性，根据样品的吸收谱得到样品的谱线强度参数Ωt(t=2,4,6)，进而得出理论振子强度及实验振子强度，二者均方根偏差δrms=1.299×10-7。计算了Tm3+离子向下能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比等参数。最后得出结论:(1)3F4能级寿命较长，适合作为上转换中间能级；(2)3H5能级寿命较长，且3H5→3H6跃迁分支比(96.46%)接近100%，可用于产生1 216 nm激光。

采用高温固相法, 以50Nb2O5-40Y2O3-2Nd2O3-8Yb2O3的量比在1 300 ℃下制备Nd3+/Yb3+掺杂YNbO4粉末样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性。由吸收谱中各吸收峰面积计算得到谱线强度参数Ωλ (λ=2, 4, 6), 进而得出理论振子强度及实验振子强度, 二者均方根偏差δrms=1.618×10-7。计算了Nd3+能级4F3/2→4IJ′(J′=15/2, 13/2, 11/2, 9/2)跃迁几率、跃迁分支比和能级寿命。4F3/2→4I11/2跃迁分支比最高(56.91%), 对应波长1 062 nm。且亚稳态4F3/2能级寿命较长, 为1.435 2 ms, 适合作为上转换中间能级。在980 nm 半导体激光器激发下, 观测到波长为487, 541, 662 nm上转换发光, 分别对应于Nd3+的2G9/2→4I9/2、4G7/2→4I9/2 和 4G7/2→4I13/2辐射跃迁。通过样品上转换发射功率与激光器工作电流进行的曲线拟合, 得到吸收光子数目依次为2.06, 1.99, 2.15, 确定3个发射峰均对应于双光子吸收。

寻找新能源为全球目前面临着的重要课题, 其中最理想的新能源为太阳能。 近红外量子剪裁发光方法可以把硅或锗太阳能电池响应不够灵敏的大能量光子成倍的转换成为太阳能电池响应灵敏的小能量光子, 能够解决光谱失配的问题, 较大幅度的提高太阳能电池的效率。 很有意义。 报道了掺Tm3+Bi3+的铌酸钇磷光粉样品材料的近红外量子剪裁发光的浓度效应。 通过测量激发谱与发光谱, 发现Tm0.058Bi0.010Y0.932NbO4有很强的1 820.0 nm近红外量子剪裁发光; 进一步的分析发现, 它们是由交叉能量传递过程导致的多光子量子剪裁发光; 还发现了有着很强的Bi3+对Tm3+的敏化近红外量子剪裁发光, 302.0 nm光激发导致的Tm0.058Bi0.010Y0.932NbO4相对Tm0.005Y0.995NbO4的1 820.0 nm近红外量子剪裁发光的增强达到175.5倍。 该结果对探索多光子近红外量子剪裁锗太阳能电池比较有意义。

为了研究Er3+/Yb3+共掺杂YNbO4粉末材料上转换发光特性,采用J-O理论计算了该材料的光谱性质。根据吸收谱各吸收峰面积拟合出谱线强度参数,并根据谱线强度参数计算出理论振子强度和实验振子强度,得到两者均方差为δrms=3.916×10－7。计算了YNbO4粉末材料中Er3+粒子的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命等参数,并计算得到了Er3+离子从能级 2H11/2、4S3/2和4F9/2到基态辐射跃迁的受激发射截面。研究结果表明YNbO4材料是一种优良的上转换基质材料。