(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu2+红色荧光粉在热性能和长期使用性能等方面还有一定差距,导致制成的白光LED在长期工作状态下发生光衰和色标漂移,影响了白光LED的品质.为解决这一问题,将微量碱土金属离子和稀土金属离子掺入(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu2+中,研究其对(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu2+红色荧光粉热性能和长期使用性能的影响.实验结果表明: Li+-Dy3+、Li+-Ho3+等碱土金属-稀土金属离子对(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu2+红色荧光粉的光衰性能有较明显的提升,同时也显著减小了制灯后长时点亮的色漂移.

室温下观察了YAG∶Cr3+,Yb3+材料在近红外区域的发光特性,并通过对Cr3+:4T2和Yb3+:2F5/2能级辐射跃迁寿命以及它们布居时间的比较研究,提出了从Cr3+到Yb3+的能量传递机制,同时借助于能级图描述了从Cr3+到Yb3+的能量传递以及Cr3+和Yb3+的近红外发光过程.

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备了不同烧结温度和Tm3+掺杂浓度的Y2Ti2O7∶xTm (x=0.005,0.01,0.03,0.05)荧光粉,分别采用X射线衍射分析仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪对样品的晶型结构、形貌以及发光性能进行了表征.XRD结果表明,所得到的样品为单一立方相烧绿石结构.样品在361 nm紫外光激发下发射出蓝光,其峰值波长为456 nm,对应于Tm3+的1D2→3F4跃迁.1 000 ℃烧结的Y2Ti2O7∶0.01Tm3+样品具有较好的发光性能.样品在456 nm处的相对发光强度随Tm3+掺杂浓度的增大先升高后降低,在Tm3+摩尔分数为1%时达到最大,即出现了浓度猝灭现象.

采用一种简单的方法合成HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点.首先,以1-硫代甘油为稳定剂,在水相溶液中制备出HgTe核量子点;然后,采用外延生长法依次在HgTe核量子点表面包覆CdS和ZnS壳层,合成出最终具有稳定近红外发光的HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点.该合成方法仅需3个步骤,具有操作简单、成本低廉的优点.实验结果显示,当反应温度为90 ℃、反应溶液pH为11.0、反应加热回流时间为4 min时,HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点具有最高荧光量子产率36%.

用自组装的Ni纳米岛做掩模通过ICP刻蚀得到GaN纳米柱,采用扫描电子显微镜(SEM)观测其形貌,室温下光致发光(PL)谱测量研究样品发光特性.结果表明,室温下GaN 纳米柱的发光强度是体材料的2.6倍.为了修复刻蚀损伤,用KOH对样品进行湿法处理,发现经KOH处理的纳米柱与处理前相比变得更直,且其发光较处理之前进一步增强.为了研究其原因,分别对KOH处理前后的样品进行变温PL谱的测量,发现湿法处理后发光增强是由于内量子效率的提高引起的.

生长了Mg、Ca离子掺杂(提拉法)和Cl离子掺杂(坩埚下降法)的Bi4Ge3O12(BGO)晶体,测试了晶体样品的吸收谱、光致发光谱和发光衰减时间等.这些掺杂的BGO晶体的可见光发光比纯BGO有所减弱,但在808 nm和980 nm激光二极管(LD)激发下出现了纯BGO几乎没有的近红外发光,归因于改变了能级的Bi离子或可能出现的低价态Bi离子.掺杂对近红外发光的影响跟掺杂离子价态有关,同价态的掺杂离子对近红外发光的影响相差不大.

利用LP-MOCVD技术,采用两步生长法在GaAs(100)单晶衬底上外延生长InxGa1-xAs材料.通过扫描电子显微镜(SEM)与原子力显微镜(AFM)观察了缓冲层厚度对外延层表面形貌、表面粗糙度的影响;利用X射线衍射(XRD)分析了缓冲层厚度对外延层结晶质量的影响;利用拉曼光谱分析了缓冲层厚度对外延层材料合金有序度的影响;通过透射电子显微镜(TEM)观察了外延层材料位错的分布状态,计算了外延层的位错密度.实验结果表明,两步生长法生长的InxGa1-xAs/GaAs异质结材料的缓冲层厚度存在一个最优值.

采用高温熔融法制备了高Tb3+离子含量的GeO2-B2O3-SiO2系统磁光玻璃,测试了其Verdet常数和发光性能,探究了玻璃的Faraday效应、发光性能及光学碱度.研究结果表明: Verdet常数和光学碱度均随着Tb2O3含量的增加而线性增大,当Tb2O3摩尔分数为70%时,Verdet常数达到－5 000 min·T-1·cm-1 (632.8 nm),所有磁光玻璃样品随Tb2O3含量变化均发出明亮的黄绿光.由于浓度猝灭效应,高Tb2O3含量缩短了Tb3+离子间距,增强了交叉弛豫效应,降低了发光强度和荧光寿命.

通过高温固相法制备出Sr0.98-xAl2O4∶0.02Eu2+,xTm3+(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)系列样品,并对其光激励和热释光性能进行了研究.在SrAl2O4∶Eu2+原有陷阱能级结构的基础上,通过Tm3+的掺杂引入了更深的陷阱TB,并增加原有陷阱TA浓度,进而优化了材料的光存储容量及光激励特性.对比研究了系列样品的初始光激励发光强度和热释光强度随着Tm3+掺杂量的变化规律,证实陷阱TB为光激励发光提供了有效俘获中心.当Tm3+的掺杂摩尔分数x=0.03时,材料中的陷阱TB的浓度达到最高值,同时光激励发光强度最大.对比Tm3+共掺前后热释光图谱,通过Chen’s半宽法计算出了引入陷阱TB的陷阱深度.实验结果证实材料中TB的浓度对其光激励发光性能起着决定性的作用.在980 nm激发下,由深陷阱TB释放出来的电子可以再次被浅陷阱TA俘获,这种浅陷阱TA的再俘获效应在光激励发光过程中表现为光激励余辉现象.

采用熔融冷却法制备了Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-La2O3-AgNO3玻璃,通过热处理获得了透明含银纳米晶的碲酸盐系统玻璃.测试了不同热处理条件后所得玻璃样品的透过率及受激发射光谱,并使用高分辨透射电镜表征玻璃中的银纳米晶,分析了荧光增强机理.经过390 ℃热处理15 min后,玻璃中析出了银纳米晶.玻璃在银纳米晶引入前后的上转换绿、红光均为双光子吸收.银纳米晶产生的局域电场增强使得含银纳米晶玻璃的上转换发光和近红外发光都有增强,其中上转换绿光强度是不掺AgNO3玻璃的5倍.

以CdCl2·2.5H2O,Na2SeO3和NaBH4为反应物,制备巯基丁二酸稳定的CdSe量子点.在合成的量子点中加入一定浓度的铜离子,铜离子结合于量子点表面而使其荧光猝灭.在猝灭后的体系中加入青霉胺,由于青霉胺能使结合于量子点表面的铜离子释放出来而使量子点的荧光恢复.据此,建立了一种CdSe量子点“开关”测定青霉胺的新方法.在选定的实验条件下,方法的线性范围为1~72 μg/mL,检出限为0.031 μg/mL.应用于实际样品中青霉胺的测定,结果令人满意.

利用磁控溅射系统,N2和Ar作为溅射气体,生长N掺杂ZnO薄膜.溅射气氛中氮气流量分别为0,8,20,32 mL/min,通过改变氮气的流量,研究薄膜性能的变化.结果发现,随着溅射气氛中氮气流量的增加,薄膜的电阻率增加,薄膜中NO与(N2)O的掺杂浓度同时在变大.当氮气流量为8 mL/min时,N的有效掺杂效率最高.另外,随着溅射气氛中氮气流量的增加,薄膜的厚度在减小.

利用氮气保护高温固相法合成一系列氟铝酸锶红色荧光粉Sr3－xEuxAl1－yByO4－yNyF,利用氮化硼BN取代基质中的部分Al2O3,改变基质组成和内部结构,使基质晶格发生畸变,进而影响Eu3+离子的发光性能.利用X射线粉末衍射仪、光电子能谱、扫描电镜以及荧光分光光度计对所合成样品的物相结构、组成、形貌以及荧光性能进行表征,研究BN的掺杂对荧光性能的影响,发现一定量的BN进入基质能起到增强Eu3+发光的作用.初步对BN氮化对红光增强的机理进行了探讨.

从掺铥离子光纤的速率方程和传输方程出发,建立了掺铥离子光纤放大器中光速减慢的理论模型,分析并讨论了介质的增益与泵浦光功率之间的关系.当掺铥离子光纤处于吸收区域时,粒子布居振荡导致光脉冲经历了饱和吸收过程,此时光脉冲传输延迟;当掺铥离子光纤处于增益区域时,粒子布居振荡导致光脉冲经历了增益饱和过程,此时脉冲传输超前.依据该理论模型进行了理论仿真计算,同时进行了室温条件下掺铥离子光纤中光波群速减慢传输的研究.

分析和阐释了POF光纤的包层模受抑全内反射(CMFTIR)效应及其传感机制.提出利用光纤宏弯导致模场畸变从而激发光纤包层模式的方法获得显著的CMFTIR效应并利用其实现液位传感.实验表明CMFTIR效应相对微弱,极易淹没于强背景噪声中,为此通过噪声分析提出利用宏弯耦合获得暗场信号以进一步提升信噪比.设计了双绞宏弯耦合型液位探头及其封装结构.实验结果表明,暗场耦合信号具有明显的信噪比优势,实现传感器液位区分度大于3.7 dB.相较于同类液位探头,该传感器鲁棒性好,制作更加简单且成本更为低廉.

通过羟基化和氨基硅烷化处理,得到表面接枝氨基的玻片载体.水相合成巯基乙酸修饰的CdTe量子点(CdTe-TGA),采用EDC/NHS活化反应,将量子点偶联到氨基化玻片表面,制备出具有荧光性能的功能化玻片.考察了量子点与EDC的量比、活化时间、偶联温度以及偶联时间对偶联效果的影响.结果表明,在量子点与EDC的量比为1∶30、活化时间1 h、偶联温度30 ℃、偶联时间4 h条件下获得的功能化玻片具有最佳的荧光性能.将该条件下制备的功能化玻片用于水溶液中Pb2+的浓度检测,得到玻片相对荧光猝灭强度随Pb2+浓度变化的线性曲线,线性范围为1.0×10-9~4.0×10-8mol·L-1,检出限为3.8×10-9mol·L-1,且具有良好的选择性.该方法可以灵敏而准确地检测Pb2+浓度.

为了分析曲面底板配光的LED阵列照明照度的影响因子,采用Taguchi实验方法设计实验,并运用TracePro软件进行仿真模拟,再通过ANOVA理论分析出因子对LED阵列品质的影响程度,优化曲面底板LED阵列的各项结构参数.结果表明: LED芯片数量对于照度均匀度及最大照度的影响最大,分别占有81.84%和91.58%的影响地位.进一步地,通过微调芯片与光轴的夹角可以得到更好的照度均匀度.以上研究结果为解决曲面底板照明的照度问题提供了理论依据.

采用旋涂法制备了多层聚乙二醇/二氧化钛(PEG/TiO2)一维光子晶体膜,通过控制旋涂时间、旋涂速度和聚乙二醇溶液质量浓度,制备出具有不同光子禁带的PEG/TiO2一维光子晶体膜.制备的PEG/TiO2膜对有机溶剂二甲亚砜(DMSO)和强碱溶液有双重响应.

根据光整流效应,利用超快激光脉冲泵浦GaSe晶体实现了0.2～2.5 THz的宽带太赫兹辐射输出.禁带中的电子在两个800 nm光子的作用下激发到导带中形成自由载流子,进而吸收所产生的太赫兹辐射,最终导致太赫兹的输出随泵浦功率的增加而趋于饱和.为了研究双光子吸收对太赫兹输出的影响,测量了800 nm处的GaSe晶体的双光子吸收系数,结果为 0.165 cm/GW.通过对太赫兹输出实验数据的拟合,得到GaSe晶体中自由载流子对太赫兹输出的吸收截面为1×10-15 cm2.本文的研究结果可用于优化GaSe晶体在强激光泵浦下的太赫兹转换效率.

采用紫外波段吸收光谱检测技术,实现了SO2和H2S混合气体各组分浓度的实时监测.在实验中选用氘灯为测试光源,MAYA2000Pro光谱仪用于采集数据.基于光谱的峰谷特性,选择吸收光谱上波长非常接近的两个来推导SO2气体的浓度公式,该方法可以忽略其他气体散射和吸收的影响.H2S气体的吸收光谱可以通过减去混合气体中相应的SO2气体吸收光谱获得.在常温常压下,H2S气体的浓度可以从H2S气体的吸收光谱的吸收峰获得.混合气体的测量精度约为1×10-6(1 ppm).基于上述方法,实现了混合气体SO2和H2S浓度的实时监测.