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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 1I6→3H6,~347 nm from 1I6→3F4,~362 nm from 1D2→3H6,~452 nm from 1D2→3F4,and~475 nm from 1G4→3H6 can be identified in the upconver- sion spectra.The upconversion emissions from Er3+ are:~380 nm (4G11/2→4I15/2),~408 nm(2H9/2→4I15/2),~521 nm (2H11/2→4I15/2),~537 nm (4S3/2→4I15/2),~652 nm (4F9/2→4I15/2).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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