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激发功率、退火温度及Tm3+浓度对Tm3+/Er3+/Yb3+三掺YF3粉末上转换发光性质的影响

Upconversion Emission Properties of Tm3+/Er3+/Yb3+ Tri-doped YF3 Powders Depending on Excitation Power,Annealed Temperature and Tm3+ Concentration

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【作者】 曹春燕秦伟平张继森张继双王艳金叶尉国栋王国凤王丽丽朱培芬

【Author】 CAO Chun-yan~(1,2) QIN Wei-ping~(1,3) ZHANG Ji-sen~1 ZHANG Ji-shuang~(1,2) WANG Yan~(1,2) JIN Ye~(1,2) WEI Guo-dong~3 WANG Guo-feng~3 WANG Li-li~3 ZHU Pei-fen~3 (1.Key Laboratory of Excited State Processes,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;2.Graduate school of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3.State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics,College of Electronic Science & Engineering,Jilin University,Changchun 130012,China)

【机构】 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室,吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室,吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室,吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室,吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室 吉林 长春 130033中国科学院 研究生院,北京 100049,吉林 长春 130033吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室,吉林 长春 130012,吉林 长春 130033,吉林 长春 130033 中国科学院 研究生院,北京 100049,吉林 长春 130033 中国科学院 研究生院,北京 100049,吉林 长春 130033中国科学院 研究生院,北京 100049,吉林 长春 130012,吉林 长春 130012,吉林 长春 130012,吉林 长春 130012

【摘要】 用水热法合成了Tm3+/Er3+/Yb3+三掺杂YF3上转换发光粉末,并对其进行了结构和形貌表征。对上转换发射谱的研究表明,在相对低激发功率下,可以观察到比较明亮的近白色发光,且随着激发功率的增大,上转换发射强度迅速增大并达到饱和状态,继续增大激发功率,出现发光猝灭现象。退火温度对上转换发射强度的影响表明,随着退火温度的升高,Tm3+,Er3+的所有特征发射峰均相对增强。上转换发射谱随Tm3+浓度变化关系表明,在相对低Tm3+掺杂浓度下,Tm3+-Er3+相互作用占优势,Tm3+把能量传递给Er3+,Er3+发射相对增强;在相对高掺杂浓度下,Tm3+-Tm3+之间交叉弛豫过程占优势,Er3+发射相对减弱。从实验结果看出,该粉末的上转换发光非常丰富,从紫外到红外均有发射,是一种潜在的白色上转换发光及三维固体显示材料。

【Abstract】 Tm3+/Er3+/Yb3+ tri-doped YF3 powders were synthesized using a facile hydrothermal method. XRD analysis found that the powders were crystallized products.Their sizes and morphologies were character- ized by scanning electron micrographs (SEM,Hitachi S-4800),which indicated that most of the YF3 powders were in the sizes of hundreds of nanometers.Under 980 nm excitation,we recorded the upconversion spectra at room temperature by Hitachi F-4500.From UV to IR,plenty of upconversion emissions of Tm3+ and Er3+ were observed.For Tm3+,~291 nm emissions come from 1I63H6,~347 nm from 1I63F4,~362 nm from 1D2→3H6,~452 nm from 1D23F4,and~475 nm from 1G43H6 can be identified in the upconver- sion spectra.The upconversion emissions from Er3+ are:~380 nm (4G11/24I15/2),~408 nm(2H9/24I15/2),~521 nm (2H11/24I15/2),~537 nm (4S3/24I15/2),~652 nm (4F9/24I15/2).Therefore,cy- an-white light were observed by naked-eye under 980 nm excitation even for a low excitation power density. With increasing of the excitation power,the emissions firstly become stronger,then weaker,at last nearly dis- appear.There are some discussions on the tempe-rature-dependent upconversion emission spectra,too.Crys- tallization became well after higher temperatures annealing,and all emissions of Tm3+ and Er3+ become rela- tively stronger.Upeonversion spectra depending on Tm3+ concentration indicate that at relatively low Tm3+ concentration,Tm3+-Er3+ interaction is dominant,and all Er3+ emissions become stronger for Tm3+ transfer energy to Er3+.When Tm3+ concentration reaches about 0.3%,Tm3+-Tm3+ cross relaxation is dominant, and Er3+ emission relatively become weaker.All Tm3+ emissions become relatively stronger with Tm3+ con- eentration increasing.From the experimental results,we concluded that the YF3 powders should be promising materials for up-conversion white light and three-dimensional solid display.

【基金】 国家自然科学基金(10474096,50672030,10774142)
  • 【文献出处】 发光学报 ,Chinese Journal of Luminescence , 编辑部邮箱 ,2007年05期
  • 【分类号】O482.31
  • 【被引频次】11
  • 【下载频次】390
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