Ce3+/Yb3+共掺LiLuF4单晶的紫外和近红外发光研究

周雄, 方立志, 黄双武, 夏海平, 胡建旭, 章践立, 陈宝玖

Ce3+/Yb3+共掺LiLuF4单晶的紫外和近红外发光研究

周雄1, 方立志1, 黄双武1, 夏海平1, 胡建旭1, 章践立1, 陈宝玖2

(1. 宁波大学 光电子功能材料重点实验室, 宁波 315211; 2. 大连海事大学 物理系, 大连 116026)

采用改进的坩埚下降法成功生长了Ce3+/Yb3+离子双掺杂LiLuF4单晶, Ce3+的初始离子掺杂浓度为0.1mol%, Yb3+离子浓度从0变化到2.0mol%。在波长291 nm激发时观察到Yb3+在1020 nm(2F5/2→2F7/2)附近的强近红外发射以及Ce3+在300~350 nm(5d→4f)的紫外发射。通过吸收光谱、荧光光谱研究了Yb3+离子掺杂浓度对Ce3+/Yb3+共掺杂LiLuF4单晶光谱性质的影响及Ce3+到Yb3+离子的能量转移机理。通过变温光谱的研究发现, 当环境温度从298 K增加到443 K时, 其荧光发射强度不断降低。Ce3+/Yb3+共掺杂LiLuF4单晶发光波长主要位于紫外和近红外, 这种独特的发光属性可望用于防伪技术和公共安全事务中。

Ce3+/Yb3+; 紫外和近红外发射; LiLuF4单晶; 能量转移

近几十年来, 人们开展了各种发光波段的荧光材料[1-3]。通过能级丰富的稀土离子发光来实现荧光发光是比较重要的途径之一, 如Ce3+掺杂的荧光粉体能获得紫外的荧光发射[4-5], 而Yb3+掺杂的材料能获得近红外的荧光发射[6]。近期, 有文献报道通过稀土离子的双掺杂, 如Tm3+/Yb3+、Pr3+/Yb3+等[7-8], 通过稀土离子的下转换发光过程, 把可见光转换成硅电池易吸收的~980 nm波段的红外光, 来实现对太阳光谱的调制, 提高太阳能电池的工作效率。在诸多文献报道的由稀土离子引起的发光现象中, 可以常见各种波段的单色发光、可见与近红外混合发光等现象, 但很少见到紫外与近红外的混合发光体的报道[9-10], 这种特殊的发光体可望应用于防伪技术和公共安全事务中。……