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共沉淀法制备Y2SiO5∶Er3+ ,Yb3+ ,Tm3+及其上转换发光性能研究

郭琳娜 王育华

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共沉淀法制备Y2SiO5∶Er3+ ,Yb3+ ,Tm3+及其上转换发光性能研究

郭琳娜, 王育华

Upconversion luminescence properties of Y2SiO5: Er3+ ,Yb3+ ,Tm3+ synthesized by co-precipitation method

Guo Lin-Na, Wang Yu-Hua
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  • 采用化学共沉淀法制备了系列Y1.98-2xYb2x Er0.02SiO5(0.00≤x≤0.15)以及Y1.736Yb0.24Er0.02Tm0.004SiO5上转换发光材料,比较了室温下Y1.98-2xYb2x Er0.02 SiO5 (x=0.00,0.08)样品在400—1600 nm范围内的吸收光谱,测量了所有样品在976 nm OPO激光器激发下的上转换发射光谱,以及Er3+离子4S3/2(4F9/2)→4I15/2,Tm3+离子1G4→3H6荧光衰减曲线和不同激发功率下的上转换蓝光发射强度,从而分析讨论了Er3+,Tm3+在Y2SiO5中的上转换发光机理.研究结果表明:在1250 ℃相对较低的温度下合成了X2型单斜晶系Y2SiO5 ∶Ln3+(Ln3+=Er3+,Yb3+,Tm3+),Yb3+的敏化显著增强了样品在976 nm附近的吸收能力,并大幅度加宽了该处的吸收带.分析上转换发射光谱发现:上转换绿光和红光强度都随着Yb3+浓度的增加先增强后减弱,但红光的猝灭浓度较高,归因于Er3+→Yb3+反向能量传递ETU4和Yb3+→Er3+正向能量传递ETU3过程的发生;上转换蓝光发射是三光子吸收过程,是通过Yb3+,Tm3+之间三次声子辅助的能量转移方式实现的.
    A series of up-conversion luminescence materials of Y1.98-2xYb2xEr0.02SiO5(0.00≤x≤0.15) and Y1.736Yb0.24Er0.02Tm0.004SiO5 were synthesized by co-precipitation method.The absorption spectra from 400 to 1600 nm of Y1.98-2xYb2x Er0.02SiO5 (x=0.00,0.08) were compared, and the up-conversion emission spectra of all samples were investigated when excited by 976 nm opo laser. The decay curves of Er3+4S3/2(4F9/2)→ 4I15/2,Tm3+1G4→3H6,as well as the relationship between the blue up-conversion emission intensity and pumping power were measured,consequently, the possible up-conversion luminescence mechanisms of Er3+,Tm3+ in Y2SiO5 were discussed. The results show that X2-type monoclinic Ln3+(Ln3+=Er3+,Yb3+,Tm3+) co-doped Y2SiO5 phosphors have been synthesised under relatively low temperature of 1250 ℃, and the absorption intensity and bandwidth are remarkably increased by Yb3+ sensitizing around 976 nm. Up-conversion emission spectra has been analyzed and the results suggest that both the green and red lights increase first and then decrease with the increase of the Yb3+ doping concentration. However,the concentration quenching of the red light emission is higher, due to the forward (ETU3) and back (ETU4) energy transfer between Yb3+ and Er3+ ions; the blue emission occurs mainly through phonon-assisted energy transfer between Yb3+ and Tm3+ ions, which is a three photon absorption process.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10874061)资助的课题.
    [1]

    Li C R,Xu W, Dong B, Li S F, Ding J H, Cheng Y Q, Yin H T 2010 Chin. Phys. B 19 047801

    [2]

    Zeng J H, Li Z H, Su J, Wang L Y, Yan R X, Li Y D 2006 Nanotechnology 17 3549

    [3]

    Chen X B, Song Z F 2004 Chin. Phys. 13 115

    [4]

    Chen X B, Zhang G Y, Sawanobori N, Feng Y, Li M X, Bi S Z, Nie Y X, Sun Y G 1999 Acta Phys. Sin. 48 948(in Chinese) [陈晓波、张光寅、Sawanobori N、冯 衍、李美仙、毕诗章、聂玉昕、孙寅官1999 物理学报 48 948]

    [5]

    Xu S Q, Wang G N, Zhang J J, Dai S X, Hu L L, Jiang Z H 2004 Acta Phys. Sin. 53 1840 (in Chinese) [徐时清、汪国年、张军杰、戴世勋、胡丽丽、姜中宏2004物理学报53 1840]

    [6]

    Yang Z M, Zhang Q Y, Liu Y H, Jiang Z H 2005 Acta Phys.Sin. 54 2013 (in Chinese) [杨中民、张勤远、刘粤惠、姜中宏2005 物理学报54 2013]

    [7]

    Lin J, Su Q, Zhang H J, Wang S B 1996 Mater. Res. Bull. 31 189

    [8]

    Lin J, Su Q, Wang S, Zhang H 1996 J. Mater.Chem. 6 265

    [9]

    Macfarlane R M, Harris T L, Sun Y, Cone R L, Equall R W 1997 Opt. Lett. 22 871

    [10]

    Schweizer T J, Heumann E, Huber G 1995 Opt.Commun. 118 557

    [11]

    Suh K, Shin J H, Seo S J, Bae B S 2008 Appl. Phys. Lett.92 121910

    [12]

    Li J F, Sun C L,Wang X L, Yu Y N, Yang H G, Hu C H, Jiang Z K 2007 Physica B 398 144

    [13]

    Denoyer A, Lévesque Y, Jandl S, Goldner Ph, Guillot-Nol O, Viana B, Thibault F, Pelenc D 2008 J.Lumin. 128 1389

    [14]

    Hu C H, Sun C L, Li J F, Li Z S, Zhang H Z, Jiang Z K 2006 Chem. Phys. 325 563

    [15]

    Zheng H L,Cao W H 2008 Journal of Functional Materials 39 883(in Chinese)[郑会龙、曹望和 2008功能材料39 883]

    [16]

    Hehlen M P,Frei G 1994 Phys. Rev. B 50 16246

    [17]

    Li C R, Dong B, Li L, Lei M K 2008 Chin. Phys. B 17 224

    [18]

    Wu C F, Qin W P, Qin G S, Huang S H, Zhang J S, Zhao D, Lü S C, Lin H Y, Liu H Q 2003 Acta Phys.Sin.52 1540 (in Chinese)[吴长锋、秦伟平、秦冠仕、黄世华、张继森、赵 丹、吕少哲、林海燕、刘晃清 2003物理学报 52 1540]

    [19]

    Wang G F, Qin W P, Wang L L, Wei G D, Zhu P F, Ryongjin Kim 2008 Opt. Express. 16 11907

    [20]

    Yang D L, Hou Y Y, Zhao X, Liu G S, Lin H, Liu K, Edwin Y B P 2006 Acta Phys.Sin.55 4304 (in Chinese)[杨殿来、侯嫣嫣、赵 昕、刘贵山、林 海、刘 克、Edwin Y B P 2006物理学报 55 4304]

  • [1]

    Li C R,Xu W, Dong B, Li S F, Ding J H, Cheng Y Q, Yin H T 2010 Chin. Phys. B 19 047801

    [2]

    Zeng J H, Li Z H, Su J, Wang L Y, Yan R X, Li Y D 2006 Nanotechnology 17 3549

    [3]

    Chen X B, Song Z F 2004 Chin. Phys. 13 115

    [4]

    Chen X B, Zhang G Y, Sawanobori N, Feng Y, Li M X, Bi S Z, Nie Y X, Sun Y G 1999 Acta Phys. Sin. 48 948(in Chinese) [陈晓波、张光寅、Sawanobori N、冯 衍、李美仙、毕诗章、聂玉昕、孙寅官1999 物理学报 48 948]

    [5]

    Xu S Q, Wang G N, Zhang J J, Dai S X, Hu L L, Jiang Z H 2004 Acta Phys. Sin. 53 1840 (in Chinese) [徐时清、汪国年、张军杰、戴世勋、胡丽丽、姜中宏2004物理学报53 1840]

    [6]

    Yang Z M, Zhang Q Y, Liu Y H, Jiang Z H 2005 Acta Phys.Sin. 54 2013 (in Chinese) [杨中民、张勤远、刘粤惠、姜中宏2005 物理学报54 2013]

    [7]

    Lin J, Su Q, Zhang H J, Wang S B 1996 Mater. Res. Bull. 31 189

    [8]

    Lin J, Su Q, Wang S, Zhang H 1996 J. Mater.Chem. 6 265

    [9]

    Macfarlane R M, Harris T L, Sun Y, Cone R L, Equall R W 1997 Opt. Lett. 22 871

    [10]

    Schweizer T J, Heumann E, Huber G 1995 Opt.Commun. 118 557

    [11]

    Suh K, Shin J H, Seo S J, Bae B S 2008 Appl. Phys. Lett.92 121910

    [12]

    Li J F, Sun C L,Wang X L, Yu Y N, Yang H G, Hu C H, Jiang Z K 2007 Physica B 398 144

    [13]

    Denoyer A, Lévesque Y, Jandl S, Goldner Ph, Guillot-Nol O, Viana B, Thibault F, Pelenc D 2008 J.Lumin. 128 1389

    [14]

    Hu C H, Sun C L, Li J F, Li Z S, Zhang H Z, Jiang Z K 2006 Chem. Phys. 325 563

    [15]

    Zheng H L,Cao W H 2008 Journal of Functional Materials 39 883(in Chinese)[郑会龙、曹望和 2008功能材料39 883]

    [16]

    Hehlen M P,Frei G 1994 Phys. Rev. B 50 16246

    [17]

    Li C R, Dong B, Li L, Lei M K 2008 Chin. Phys. B 17 224

    [18]

    Wu C F, Qin W P, Qin G S, Huang S H, Zhang J S, Zhao D, Lü S C, Lin H Y, Liu H Q 2003 Acta Phys.Sin.52 1540 (in Chinese)[吴长锋、秦伟平、秦冠仕、黄世华、张继森、赵 丹、吕少哲、林海燕、刘晃清 2003物理学报 52 1540]

    [19]

    Wang G F, Qin W P, Wang L L, Wei G D, Zhu P F, Ryongjin Kim 2008 Opt. Express. 16 11907

    [20]

    Yang D L, Hou Y Y, Zhao X, Liu G S, Lin H, Liu K, Edwin Y B P 2006 Acta Phys.Sin.55 4304 (in Chinese)[杨殿来、侯嫣嫣、赵 昕、刘贵山、林 海、刘 克、Edwin Y B P 2006物理学报 55 4304]

  • [1] 贾朝阳, 高当丽, 于佳, 胡媛媛, 柴瑞鹏, 庞庆, 张翔宇. 镧系离子掺杂Li0.9K0.1NbO3荧光粉的多色多模荧光调控及防伪应用. 物理学报, 2023, 72(22): 224210. doi: 10.7498/aps.72.20230517
    [2] 王朋, 王超, 胡丽丽, 张丽艳. SiO2对Yb3+离子在磷酸盐玻璃中扩大Stark分裂的作用. 物理学报, 2016, 65(5): 057801. doi: 10.7498/aps.65.057801
    [3] 孙佳石, 李树伟, 石琳琳, 周天民, 李香萍, 张金苏, 程丽红, 陈宝玖. 试验优化设计Er3+/Yb3+共掺BaGd2ZnO5荧光粉及其上转换发光性质. 物理学报, 2015, 64(24): 243301. doi: 10.7498/aps.64.243301
    [4] 潘成龙, 刘红利, 郭芸, 景姝, 孙静, 周禾丰, 王华. BaMgF4:Er3+, Yb3+上转换纳米晶的合成及其发光性能研究. 物理学报, 2014, 63(15): 154211. doi: 10.7498/aps.63.154211
    [5] 翟梓会, 孙佳石, 张金苏, 李香萍, 程丽红, 仲海洋, 李晶晶, 陈宝玖. 试验优化设计Tm3+/Yb3+共掺钼酸钇钠荧光粉上转换发光性质的研究. 物理学报, 2013, 62(20): 203301. doi: 10.7498/aps.62.203301
    [6] 郑龙江, 李雅新, 刘海龙, 徐伟, 张治国. Tm3+,Yb3+共掺钨酸钙多晶材料的上转换发光及荧光温度特性. 物理学报, 2013, 62(24): 240701. doi: 10.7498/aps.62.240701
    [7] 李堂刚, 刘素文, 王恩华, 宋灵君. Y2O3:Yb3+,Tm3+纳米材料的可见及紫外上转换发光. 物理学报, 2011, 60(7): 073201. doi: 10.7498/aps.60.073201
    [8] 刘丽莎, 吕树臣, 孙江亭. Er3+/Yb3+共掺TeO2-WO3-Bi2O3玻璃的光谱性质和上转换发光. 物理学报, 2010, 59(9): 6637-6641. doi: 10.7498/aps.59.6637
    [9] 张丹, 王兆明, 王艳双, 薄淑辉, 甄珍, 张大明. LaF3∶Er,Yb纳米颗粒掺杂有机/无机杂化材料制备光波导放大器及特性研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1675-1678. doi: 10.7498/aps.58.1675
    [10] 董力强, 黄世华, 温红宇, 杨艳民, 王大伟, 段晓霞. Er3+-Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换绿光激发过程的研究. 物理学报, 2009, 58(12): 8617-8622. doi: 10.7498/aps.58.8617
    [11] 董力强, 黄世华, 贾晓霞, 陈宝玖. 方波激发下Er3+上转换绿光发光动力学过程的研究. 物理学报, 2009, 58(3): 2061-2066. doi: 10.7498/aps.58.2061
    [12] 肖思国, 阳效良, 丁建文. Er3+,Er3+/Yb3+掺杂氟化镧超微材料的光谱特性与上转换发光. 物理学报, 2009, 58(6): 3812-3820. doi: 10.7498/aps.58.3812
    [13] 肖思国, 阳效良, 丁建文. Er3+/Yb3+掺杂氟硅铅酸盐微晶玻璃的上转换发光. 物理学报, 2009, 58(10): 6858-6862. doi: 10.7498/aps.58.6858
    [14] 李成仁, 明成国, 李淑凤, 丁建华, 王宝成, 张 丽. 镱铒共掺Al2O3薄膜上转换机理及其温度特性. 物理学报, 2008, 57(10): 6604-6608. doi: 10.7498/aps.57.6604
    [15] 罗建乔, 孙敦陆, 张庆礼, 刘文鹏, 谷长江, 吴路生, 殷绍唐. Er3+/Yb3+共掺Gd3Sc2Ga3O12晶体的上转换发光. 物理学报, 2008, 57(12): 7712-7716. doi: 10.7498/aps.57.7712
    [16] 韩 琳, 宋 峰, 邹昌光, 苏 静, 闫立华, 田建国, 张光寅. Tm3+离子掺杂的钨酸钇钠晶体中浓度猝灭效应的研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4187-4193. doi: 10.7498/aps.56.4187
    [17] 戴世勋, 厉旭杰, 聂秋华, 徐铁峰, 沈 祥, 王训四. Yb3+敏化的Er3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃的上转换发光研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5518-5525. doi: 10.7498/aps.56.5518
    [18] 丁庆磊, 肖思国, 张向华, 夏艳琴, 刘政威. 980 nm激发下Er3+/Yb3+共掺杂ZrO2-Al2O3粉末的上转换发光特性. 物理学报, 2006, 55(10): 5140-5144. doi: 10.7498/aps.55.5140
    [19] 谭 浩, 宋 峰, 苏 静, 商美茹, 付 博, 张光寅, 程振祥, 陈焕矗. Er3+,Tm3+共掺的NaY(WO4)2晶体的光谱分析和上转换发光. 物理学报, 2004, 53(2): 631-635. doi: 10.7498/aps.53.631
    [20] 宋峰, 谭浩, 商美茹, 张光寅, 程振祥, 陈焕矗. 掺Er3+的NaY(WO4)2晶体的光谱特性. 物理学报, 2002, 51(10): 2375-2379. doi: 10.7498/aps.51.2375
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-04-21
  • 修回日期:  2010-05-28
  • 刊出日期:  2011-01-05

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