Tm3+,Yb3+共掺钨酸钙多晶材料的上转换发光及荧光温度特性-4 结果与讨论(4)
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2015年7月10日 星期五 11:07
- 作者：xinyi
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为了进一步说明Tm3+,Yb3+共掺CaWO4中的能量传递和上转换发光机制,图5给出了Tm3+,Yb3+的能级结构.由于Yb3+对980nm的激光有强烈吸收,所以当Yb3+与Tm3+共掺时,Yb3+可以将能量传递给Tm3+,起到敏化剂的作用,从而增强Tm3+的上转换发光.具体的上转换过程如下:在980nm激光器的抽运下,首先Yb3+吸收一个980nm的光子发生2F7/2→2F5/2的跃迁,处于激发态的Yb3+将能量转移给基态Tm3+的3H6能级使其跃迁至3H5能级.由于Yb3+的2F5/2能级和Tm3+的3H5能级能量并不完全匹配,所以Yb3+向Tm3+的能量传递过程需要在声子的辅助下完成.处于3H5能级的Tm3+非辐射弛豫到3F4能级,而在3F4能级的Tm3+可以继续从Yb3+获得能量跃迁至更高的3F2,3,这时3F2,3上的离子一部分完成3F2→3H6和3F3→3H6跃迁,发出689和705nm的红光,此为2光子吸收过程.另一部分3F2,3上的Tm3+也可以非辐射弛豫到低的能级3H4.此外在3H4能级的Tm3+也能继续从Yb3+获得能量从而被激发到更高的1G4能级,这样通过吸收3个光子后1G4→3H6蓝色跃迁(477nm)和1G4→3F4红色跃迁(749nm)就产生了.但是对于689和705nm的红光,根据双对数曲线拟合得到的2.42和2.38,我们认为这部分的上转换机制应该来自两部分,一部分是前面所说的两光子过程,而另外一部分为3光子过程,即通过3次能量传递跃迁到1G4上的离子非辐射弛豫到3F2,3能级,完成3F2→3H6和3F3→3H6的跃迁.
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Tm3+,Yb3+共掺钨酸钙多晶材料的上转换发光及荧光温度特性-4 结果与讨论(3)
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2015年7月10日 星期五 10:36
- 作者：xinyi
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Tm3+,Yb3+共掺钨酸钙发光强度与抽运动率的双对数曲线分析：
为了更好地了解Tm3+的上转换机制,我们对Tm3+的蓝光和红光波段的上转换发射强度与激光器的激发功率之间的关系进行了研究.在非饱和状态下,某激发态能级向低能级跃迁产生的荧光强度I与抽运功率P满足下列关系式:I∝Pn,I是荧光强度,P是抽运激光功率,n为每发射一个可见光子所吸收的激发光子的数目,∝表示正比于.样品的双对数lgI-lgP曲线如图4所示.从图中可以看出,拟合得出的n值分别为2.83,2.78,2.42,2.38.表明样品的上转换蓝光和红光4个发射带的产生是基于3光子和双光子的吸收过程.
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Tm3+,Yb3+共掺钨酸钙多晶材料的上转换发光及荧光温度特性-4 结果与讨论(1)
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- 发布于 2015年7月10日 星期五 10:16
- 作者：xinyi
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结果与讨论
1 样品的XRD表征图1是CaWO4:Tm3+,Yb3+的X射线衍射谱,与纯CaWO4样品的X射线衍射谱符合得很好,并且与标准的白钨矿的衍射卡片(PDF#85-0443)匹配良好,并未发现其他的衍射峰.由此可知,我们成功地制备了Tm3+,Yb3+共掺CaWO4多晶.
2 上转换光谱和机制分析图2给出了室温条件下在980nm抽运激光激发下测得的样品的上转换荧光谱.从图中可以观察到样品在可见光区域有4个荧光带,分别是中心波长为477nm的蓝色荧光带和中心波长为649,689和705nm的红色荧光带.其分别对应于1G4→3H6,1G4→3F4,3F2→3H6,3F3→3H6的跃迁.
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Tm3+,Yb3+共掺钨酸钙多晶材料的上转换发光及荧光温度特性-4 结果与讨论(2)
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- 发布于 2015年7月10日 星期五 10:27
- 作者：xinyi
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图3为Yb3+浓度对Tm3+,Yb3+共掺CaWO4样品的上转换发光强度的影响.从图中可以看出,随着Yb3+浓度的增加,上转换蓝光(477nm)和红光(649,689和705nm)的变化趋势相似.两种光的强度都是先随着Yb3+浓度的增加而增大,当Yb3+摩尔百分比为3%时,强度都达到最大.随着Yb3+浓度的继续增大,两种光的强度都逐渐减小,出现了浓度猝灭现象.出现这种现象的原因是Tm3+和Yb3+之间存在着能量传递和能量反传递.当Yb3+摩尔百分比在1%—3%变化时,随Yb3+浓度增大,Yb3+向Tm3+能量传递是主要的能量传递方式,因此上转换发光强度增大.但是当Yb3+摩尔百分比大于3%时,会出现Tm3+向Yb3+反向能量传递,并且Yb3+间也会发生交叉弛豫,因此Tm3+上转换发光强度呈减小趋势。
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Tm3+,Yb3+共掺钨酸钙多晶材料的上转换发光及荧光温度特性-3 实验部分
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- 发布于 2015年7月10日 星期五 09:55
- 作者：xinyi
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实验部分
1样品的制备
实验所需的样品按照下面的配比进行制备:(99.9−x)/2CaO(99.9−x)/2WO3−xYb2O3−0.35Tm2O3(x=0.5mol%,1.5mol%,2.5mol%,3.5mol%,4.5mol%),所用原料均为分析纯.根据以上比例精确称取5组10g混合原料放在玛瑙研钵中充分研磨,研磨均匀后压成直径为13mm的片.将5个样片平铺在氧化铝磁舟中放入高温箱式炉(KSY-60-16)内进行烧结:以10℃/min速度由室温升至800℃,保温3h,然后以3℃/min升至1250℃,保温3h,最后以5℃/min降至室温,取出5组样品得到Tm3+/Yb3+共掺CaWO4多晶,然后分别标记为1,2,3,4,5号.
2测试过程
样品的晶体结构及其变化用X射线衍射仪(XRD,D/Max-2500型,Cu靶)进行表征.样品的荧光检测采用光栅光谱仪(Zolix-SBP300),激发光源采用980nm二极管激光器的近红外光,从波长450—750nm范围内对样品进行荧光检测.所有测量均在室温下进行.为了研究样品的上转换发光与温度的依赖关系,将样品放在一个自制的小型加热炉里的石英管中进行加热.样品从313K被加热到773K,温度是由精度为±1.5K的热电偶进行检测.在980nm二极管激光器的激发下,样品的上转换荧光信号通过石英透镜耦合到光栅光谱仪(Zolix-SBP300)里,CR131光电倍增管接收放大,经数据采集卡采集完数据,然后将数据输入计算机中.
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