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Ho,Yb: Tb3Ga5O12纳米粉体制备及发光性能研究

徐嘉林 金维召 刘旺 彭海益 刘贺 李春 林海 刘景和 曾繁明

徐嘉林, 金维召, 刘旺, 彭海益, 刘贺, 李春, 林海, 刘景和, 曾繁明. Ho,Yb: Tb3Ga5O12纳米粉体制备及发光性能研究[J]. 中国光学, 2015, 8(4): 608-614. doi: 10.3788/CO.20150804.0608
引用本文: 徐嘉林, 金维召, 刘旺, 彭海益, 刘贺, 李春, 林海, 刘景和, 曾繁明. Ho,Yb: Tb3Ga5O12纳米粉体制备及发光性能研究[J]. 中国光学, 2015, 8(4): 608-614. doi: 10.3788/CO.20150804.0608
XU Jia-lin, JIN Wei-zhao, LIU Wang, PENG Hai-yi, LIU He, LI Chun, LIN Hai, LIU Jing-he, ZENG Fan-ming. Preparation and luminescent properties of Ho,Yb: Tb3Ga5O12 nano-powder[J]. Chinese Optics, 2015, 8(4): 608-614. doi: 10.3788/CO.20150804.0608
Citation: XU Jia-lin, JIN Wei-zhao, LIU Wang, PENG Hai-yi, LIU He, LI Chun, LIN Hai, LIU Jing-he, ZENG Fan-ming. Preparation and luminescent properties of Ho,Yb: Tb3Ga5O12 nano-powder[J]. Chinese Optics, 2015, 8(4): 608-614. doi: 10.3788/CO.20150804.0608

Ho,Yb: Tb3Ga5O12纳米粉体制备及发光性能研究

doi: 10.3788/CO.20150804.0608
基金项目: 吉林省创新创业训练计划资助项目(No.2014S017)
详细信息
    通讯作者:

    徐嘉林(1993—),男,吉林长春人,硕士研究生,主要从事人工晶体及上转换发光材料方面的研究。E-mail:669832497@qq.com

    金维召(1994—),男,吉林农安人,本科,主要从事人工晶体方面的研究。E-mail:2686539444@qq.com

    刘 旺(1993—),男,吉林德惠人,本科,主要从事人工晶体方面的研究。E-mail:361657854@qq.com

    彭海益(1994—),男,四川自贡人,本科,主要从事特种玻璃方面的研究。E-mail:532530335@qq.com

    刘 贺(1991—),女,吉林德惠人,硕士研究生,主要从事人工晶体方面的研究。Email:15043068287@163.com

    李 春(1982—),男,吉林松原人,博士后,讲师,主要从事上转换发光材料方面的研究。E-mail:lichun1210@126.com

    林 海(1979—),男,吉林长春人,博士,讲师,主要从事透明陶瓷方面的研究。E-mail:lihaihailin@126.com

    刘景和(1941—),男,吉林舒兰人,教授,博士生导师,主要从事人工晶体、透明陶瓷方面的研究。E-mail:liujinghe@126.com

    曾繁明(1976—),男,吉林长春人,博士后,教授,主要从事人工晶体方面的研究。E-mail:zengfm@126.com

Preparation and luminescent properties of Ho,Yb: Tb3Ga5O12 nano-powder

  • 摘要: 以Tb4O7和Ga2O3(化学计量比为3: 5)、Ho2O3、Yb2O3为原料,其中Yb3+的掺杂浓度为8at.%,Ho3+的掺杂浓度分别为0.5at.%、1at.%、1.5at.%、2.0at.%,以碳酸氢铵为沉淀剂,在1 200 ℃下烧结10 h得到了Ho,Yb: Tb3Ga5O12(Ho,Yb: TGG)纳米粉体。对样品进行了XRD物相分析、热重-差热分析、红外光谱分析以及扫描电镜分析、上转换发射光谱分析。实验结果表明,温度为1 200 ℃下样品平均晶粒尺寸为38.10 nm。在泵浦源为980 nm激发下,Ho3+掺杂浓度为1.5at.%,Yb3+掺杂浓度为8at.%时,在红、绿、蓝波段范围内出现了明显的上转换发光现象,并对其形成机理进行了讨论。分析认为,Ho3+由激发态5S2,5F4向基态5I8跃迁,实现了绿光输出,而Ho3+由激发态5F55F3向基态5I8跃迁,分别实现了红光和蓝光输出。
  • 图  1  不同温度下烧结的Ho,Yb∶TGG纳米粉体及JCPDS标准XRD图谱的对照

    Figure  1.  XRD patterns of Ho,Yb∶TGG nano-powder at different sintering temperatures compared with JCPDS standard card

    图  2  Ho,Yb∶TGG分子的球棍模型

    Figure  2.  Ball-and-stick model of Ho,Yb∶TGG

    图  3  Ho,Yb∶TGG前驱体的热重-差热曲线

    Figure  3.  TG-DTA curves of Ho,Yb∶TGG precursor

    图  4  Ho,Yb∶TGG前驱体及粉体的红外光谱图

    Figure  4.  Infrared spectra of Ho,Yb∶TGG precursor and powder

    图  5  200 ℃下烧结的Ho,Yb∶TGG纳米粉体的SEM照片

    Figure  5.  SEM photograph of Ho, Yb∶ TGG nano powder sintered at 1 200 ℃

    图  6  在980 nm波长激发下的Ho,Yb∶TGG纳米粉体的上转换发射光谱

    Figure  6.  Up-conversion emission spectra of Ho,Yb∶TGG nano-powder under 980 nm excitation

    图  7  Ho3+,Yb3+离子能量传递示意图

    Figure  7.  Scheme of energy transfer between Ho3+ and Yb3+

    表  1  Ho,Yb∶TGG晶粒平均尺寸

    Table  1.   Average grain size of the Ho,Yb∶TGG

    Temperature/℃1 0001 1001 200
    2θ/(°)32.64532.44632.397
    β/(°)0.2570.2670.205
    Grain size/nm31.6436.5738.10
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-08
  • 录用日期:  2015-05-15
  • 刊出日期:  2015-01-25

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