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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

翟梓会 孙佳石 张金苏 李香萍 程丽红 仲海洋 李晶晶 陈宝玖

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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

翟梓会, 孙佳石, 张金苏, 李香萍, 程丽红, 仲海洋, 李晶晶, 陈宝玖

Up-conversion luminescence in Tm3+/Yb3+ Co-doped NaY(MoO4)2 phosphors by optimal design of experiments

Zhai Zi-Hui, Sun Jia-Shi, Zhang Jin-Su, Li Xiang-Ping, Cheng Li-Hong, Zhong Hai-Yang, Li Jing-Jing, Chen Bao-Jiu
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  • 为得到最大发光强度的Tm3+/Yb3+共掺钼酸钇钠荧光粉, 采用试验优化设计的方法建立发光强度与Tm3+/Yb3+掺杂浓度的回归方程, 再通过遗传算法优化算出方程的最大解. 利用高温固相法制备出了该解的Tm3+/Yb3+共掺钼酸钇钠荧光粉样品. 在980 nm抽运激发下, 测量了样品的上转换荧光发射谱, 分析了上转换发光机制, 在室温下观察到强烈的蓝光(476 nm)和微弱的红光(649 nm)发射, 其分别对应于Tm3+的1G4→3H6 和1G4 →3F4 跃迁. 在Tm3+/Yb3+ 上转换发光体系中, 1G4 的上转换可见发射是双光子合作上转换能量传递过程. 并探讨了样品的温度效应, 发现该样品蓝光发光强度随温度升高而减弱, 并对其温度猝灭机理进行了解释.
    The method of optimally designing experiments is introduced to study the properties of up-conversion luminescence in Tm3+/Yb3+ co-doped NaY(MoO4)2 phosphors. The design of experiment, data analysis and objective are all optimized. Uniform design is used to seek for the doping concentration range, and quadratic general rotary unitized design is included to build the equation between the luminescent intensity and the Tm3+/Yb3+doping concentration. In order to obtain the best luminescent intensity, genetic algorithm is introduced into our calculation. The optimal Tm3+/Yb3+ co-doped NaY(MoO4)2 phosphor is synthesized by high temperature solid state method. The up-conversion emission spectrum under the 980 nm laser excitation is detected and the luminescence mechanism is proposed. We observe intense blue light (476 nm) and week red light (649 nm) at room temperature, which are emitted from the Tm3+ transition of 1G4→3H6 and 1G4→3F4, respectively. In this up-conversion uminescence system, the up-conversion emission of 1G4 is due to the cooperation energy transfer of two photons. We also discuss the temperature effect of the sample, and as the temperature increases its luminescent intensity decreases.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11104024, 11374044, 11104023)、辽宁省博士启动基金 (批准号: 20111031, 20111032)、辽宁省自然科学基金(批准号: 201202019) 和中央高校基本科研业务费(批准号: 3132013100, 3132013317)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11104024, 11374044, 11104023), the Scientific Research Fund for Doctoral Program of Liaoning Province, China (Grant Nos. 20111031, 20111032), the Natural Science Foundation of Liaoning Province, China (Grant No. 201202019), and the Fundamental Research Fund for the Central Universities, China (Grant Nos. 3132013100, 3132013317).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-16
  • 修回日期:  2013-07-16
  • 刊出日期:  2013-10-05

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

  • 1. 大连海事大学物理系, 大连 116026
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11104024, 11374044, 11104023)、辽宁省博士启动基金 (批准号: 20111031, 20111032)、辽宁省自然科学基金(批准号: 201202019) 和中央高校基本科研业务费(批准号: 3132013100, 3132013317)资助的课题.

摘要: 为得到最大发光强度的Tm3+/Yb3+共掺钼酸钇钠荧光粉, 采用试验优化设计的方法建立发光强度与Tm3+/Yb3+掺杂浓度的回归方程, 再通过遗传算法优化算出方程的最大解. 利用高温固相法制备出了该解的Tm3+/Yb3+共掺钼酸钇钠荧光粉样品. 在980 nm抽运激发下, 测量了样品的上转换荧光发射谱, 分析了上转换发光机制, 在室温下观察到强烈的蓝光(476 nm)和微弱的红光(649 nm)发射, 其分别对应于Tm3+的1G4→3H6 和1G4 →3F4 跃迁. 在Tm3+/Yb3+ 上转换发光体系中, 1G4 的上转换可见发射是双光子合作上转换能量传递过程. 并探讨了样品的温度效应, 发现该样品蓝光发光强度随温度升高而减弱, 并对其温度猝灭机理进行了解释.

English Abstract

参考文献 (35)

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