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纳米晶体中稀土离子的发光性质及其变化机理研究

付作岭 董晓睿 盛天琦 侯利 张蕾

付作岭, 董晓睿, 盛天琦, 侯利, 张蕾. 纳米晶体中稀土离子的发光性质及其变化机理研究[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 139-144. doi: 10.3788/CO.20150801.0139
引用本文: 付作岭, 董晓睿, 盛天琦, 侯利, 张蕾. 纳米晶体中稀土离子的发光性质及其变化机理研究[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 139-144. doi: 10.3788/CO.20150801.0139
FU Zuo-ling, DONG Xiao-rui, SHENG Tian-qi, HOU Li, ZHANG Lei. Luminescene properties and various mechanisms of rare earth ions in the nanocrystals[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 139-144. doi: 10.3788/CO.20150801.0139
Citation: FU Zuo-ling, DONG Xiao-rui, SHENG Tian-qi, HOU Li, ZHANG Lei. Luminescene properties and various mechanisms of rare earth ions in the nanocrystals[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 139-144. doi: 10.3788/CO.20150801.0139

纳米晶体中稀土离子的发光性质及其变化机理研究

doi: 10.3788/CO.20150801.0139
基金项目: 国家自然科学基金青年基金资助项目(No.11004081)
详细信息
    通讯作者:

    付作岭(1979—),女,博士,教授,硕士生导师,现在吉林大学物理学院光信息科学与技术系和相干光与原子分子光谱教育部重点实验室工作。2006年于中国科学院长春应用化学研究所获博士学位。2007-2009年在韩国国立釜庆大学从事博士后研究工作。目前主持国家自然基金项目1项,教育部留学回国人员科研启动基金项目1项、吉林省留学回国人员创新创业项目以及吉林省科技发展计划项目等。2013年荣获第九届长白青年科技奖特优奖项及“吉林省高校科研春苗人才”荣誉称号。以第一作者或通讯作者身份在J. Phys. Chem C (B),Dalton Transactions,Cryst. Eng. Comm.,Crystal Growth & Design等发表SCI论文50余篇。

  • 中图分类号: O433;O482.31

Luminescene properties and various mechanisms of rare earth ions in the nanocrystals

  • 摘要: 近年来, 纳米晶体中稀土离子发光性质的研究越来越受到人们的广泛关注, 这是因为纳米稀土发光材料在发光、高清显示、光电子纳米器件、生物荧光标记、激光和闪烁体等众多领域有着重要的应用前景。本项目采用软化学合成方法如水热法、溶胶-凝胶法等, 通过合成工艺的调控, 设计并合成出一系列不同颗粒尺寸、分散均匀、形貌可控的稀土离子掺杂氧化物(氟化物)微/纳米晶体, 利用激发、发射、漫反射以及高分辨激光光谱等光谱分析手段对其发光性质进行研究, 弄清影响发光行为的本质原因。同时, 结合光谱实验数据, 利用密度泛函理论和复杂晶体化学键介电理论方法进行理论计算, 成功解释了光谱变化规律和不同稀土离子间能量传递机理, 为相关稀土光谱研究奠定了理论和实验基础。
  • 图  1  加入不同无机盐经180 ℃和24 h得到的YF3∶Eu3+的FE-SEM图

    Figure  1.  FE-SEM images of YF3∶Eu3+ synthesized at 180 ℃ and 24 h with different doped inorganic salts

    图  2  掺杂不同无机盐YF3∶Eu3+的激发光谱和发射光谱:(S1)YF3-1,0.003 mol AlCl3; (S2)YF3-2,0.003 mol LiCl; (S3)YF3-3,0.003 mol MgCl2·6H2O; (S4)YF3-4,0.003 mol NaCl; (S5)YF3-5,0.003 mol KCl; (S6)YF3-6,0.003 mol BaCl2

    Figure  2.  PLE and PL emission spectra of YF3∶Eu3+ with different doped inorganic salts: (a)S1,0.003 mol AlCl3; (b)S2,0.003 mol LiCl; (c)S3,0.003 mol MgCl2·6H2O; (d)S4,0.003 mol NaCl; (e)S5,0.003 mol KCl; (f)S6,0.003 mol BaCl2.

    图  3  BaCe0.995-yTb0.005SmyF5纳米晶体在Sm3+不同浓度下的发射光谱

    Figure  3.  Emission spectra of BaCe0.995-yTb0.005SmyF5 nanocrystal with different Sm3+ doping concentrations

    图  4  LaAlO3∶Eu3+的选择性激发光谱,监测波长为616.20 nm

    Figure  4.  Selective excitation spectrum of LaAlO3∶Eu3+ at the monitoring wavelength of 616.20 nm

    图  5  LaAlO3∶Eu3+选择性发射光谱,激发波长为:577.01 nm,579.24 nm和582.87 nm

    Figure  5.  Selective emission spectra of LaAlO3∶Eu3+ at the excitation wavelength of 577.01,579.24 and 582.87 nm,respectively

    图  6  GdAlO3∶Eu3+的选择性激发光谱,监测波长为615.10 nm

    Figure  6.  Selective excitation spectrum of GdAlO3∶Eu3+ at the monitoring wavelength of 615.10 nm

    图  7  GdAlO3∶Eu3+的选择性发射光谱,激发波长为580.854 nm

    Figure  7.  SSelective excitation spectrum of GdAlO3∶Eu3+ at the exciation wavelength of 580.854 nm

    表  1  LaAlO3 和GdAlO3的平均化学键参数及电荷迁移能理论值

    Table  1.   Average chemical bond parameters and theoretical values of charge tranfer energy of LaAlO3 and GdAlO3

    样品化学键键长共价性平均能隙/eV电荷迁移能/eV
    LaAlO3La—O2.664 50.121 910.025 24.25
    GdAlO3Gd—O2.455 80.088 514.741 25.06
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-14
  • 录用日期:  2014-12-16
  • 刊出日期:  2015-01-25

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