王祥夫

摘 要：通过先沉淀后退火法合成了Al2O3：Er3+荧光粉，研究了980nm激光激发下Al2O3：Er3+荧光粉的光致发光性质。为了增强Al2O3：Er3+荧光粉的荧光强度，Ba2+，Ca2+，Sr2+，Mg2+四种离子被掺杂进入了这种荧光粉中。结果了发现，掺杂后的Al2O3：Er3+荧光粉的荧光强度大幅度增加。

关键词：Al2O3：Er3+ 掺杂 荧光

中图分类号：O765 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0218-01

在众多的稀土离子中，Er3+离子是能级最丰富的稀土离子，能够匹配从紫外光到近红外光的宽频段的吸收和发射。近来，Er3+离子掺杂的发光材料被不断地合成和在不同的领域广泛研究。其中，Er3+离子掺杂的上转换材料被广泛关注，目的是设法提高这些材料的发光强度和发光颜色的可调节性。目前，大多数Er3+离子掺杂的上转换材料的发光效率很低，即使被认为上转换效率很高的Er/Yb：NaYF4的荧光效率大约为3%[1]，如何大幅度提高上转换荧光材料的效率就成了一个广泛关注的研究课题。在本文中，Er3+离子掺杂的Al2O3荧光粉被通过先沉淀后退火法合成，被选择作为实验材料。我们提出了通过掺杂不同的碱土金属离子来进行改变Er3+离子在Al2O3基质环境中的对称性，从而改变Er3+离子掺杂的Al2O3荧光粉的发光效率的想法。

1 实验部分

称量Al（NO3）3·9H2O 2.0151 g溶于25 mL热水中，并进行不断的搅拌。然后，加入ErCl3溶液0.5 mL，选择加入Ba（NO3）2，Ca（NO3）2，Sr（NO3）2， Mg（NO3）2溶液中的一种。称量NH4F 1.3077 g溶于10 mL水中，然后滴加到混合液中，用氨水调节PH。800度退火2 h，研磨待测试。用Omni-λ3007 型稳态荧光光谱仪测量粉体的荧光光谱。

2 结果和讨论

在980nm激发下，Ba2+，Ca2+，Sr2+， Mg2+四种离子掺杂的Al2O3：Er3+荧光材料的光致发光谱被测量，结果如图1所示。对于Al2O3：Er3+荧光材料，在980 nm激发下，发射出弱的411 nm，455 nm， 547 nm，658 nm，807 nm的荧光峰，这些发射峰来源于2H9/2→4I15/2，4F5/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2，4F9/2→4I15/2，4I9/2→4I15/2跃迁。掺杂Ba2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比发生了变化，掺杂前547 nm绿光的发射强度小于红光，掺杂后绿光的发射强度大于红光；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强。其中，增强最大的是547 nm绿光的发射比掺杂前提高了37倍，658 nm红光也提高了3.5倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些不明显的劈裂结构。掺杂Ca2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比变化不大；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强，使411 nm的蓝光发射变的明显。其中，增强最大的是658 nm红光的发射比掺杂前提高了16倍，绿光也提高了10.3倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些明显的劈裂结构。掺杂Sr2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比发生了变化，掺杂前547nm绿光的发射强度小于红光，掺杂后绿光的发射强度几乎与红光的发射强度相当；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强。其中，增强最大的是547 nm绿光的发射，比掺杂前提高了8倍，658 nm红光也提高了2倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些不明显的劈裂结构。掺杂Mg2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比发生了小的变化；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强。其中，547 nm绿光的发射比掺杂前提高了1.25倍，658 nm红光也提高了1.27倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些不明显的劈裂结构。

以上变化可能来源于两个原因：1.Al3+的半径比较小，掺杂半径大的Er3+后，Er3+作为填隙离子出现在Al2O3晶格中，掺杂碱土金属离子后导致了晶格的进一步畸变，这样会使4f电子跃迁几率增大[2]；2.碱土金属离子掺杂后与Al2O3形成固溶体，调节了Er3+周围的晶体场[3]。

参考文献

[1] 洪广言.稀土发光材料-基础与应用[M].1版.科学出版社，2011.

[2] 邱关明，黄良钊，张希艳.稀土光学玻璃[M].1版.兵器工业出版社，1989.

[3] 张希艳，卢利平，柏朝晖，等.稀土发光材料[M].国防工业出版社，2005.endprint

摘 要：通过先沉淀后退火法合成了Al2O3：Er3+荧光粉，研究了980nm激光激发下Al2O3：Er3+荧光粉的光致发光性质。为了增强Al2O3：Er3+荧光粉的荧光强度，Ba2+，Ca2+，Sr2+，Mg2+四种离子被掺杂进入了这种荧光粉中。结果了发现，掺杂后的Al2O3：Er3+荧光粉的荧光强度大幅度增加。

关键词：Al2O3：Er3+ 掺杂 荧光

中图分类号：O765 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0218-01

在众多的稀土离子中，Er3+离子是能级最丰富的稀土离子，能够匹配从紫外光到近红外光的宽频段的吸收和发射。近来，Er3+离子掺杂的发光材料被不断地合成和在不同的领域广泛研究。其中，Er3+离子掺杂的上转换材料被广泛关注，目的是设法提高这些材料的发光强度和发光颜色的可调节性。目前，大多数Er3+离子掺杂的上转换材料的发光效率很低，即使被认为上转换效率很高的Er/Yb：NaYF4的荧光效率大约为3%[1]，如何大幅度提高上转换荧光材料的效率就成了一个广泛关注的研究课题。在本文中，Er3+离子掺杂的Al2O3荧光粉被通过先沉淀后退火法合成，被选择作为实验材料。我们提出了通过掺杂不同的碱土金属离子来进行改变Er3+离子在Al2O3基质环境中的对称性，从而改变Er3+离子掺杂的Al2O3荧光粉的发光效率的想法。

1 实验部分

称量Al（NO3）3·9H2O 2.0151 g溶于25 mL热水中，并进行不断的搅拌。然后，加入ErCl3溶液0.5 mL，选择加入Ba（NO3）2，Ca（NO3）2，Sr（NO3）2， Mg（NO3）2溶液中的一种。称量NH4F 1.3077 g溶于10 mL水中，然后滴加到混合液中，用氨水调节PH。800度退火2 h，研磨待测试。用Omni-λ3007 型稳态荧光光谱仪测量粉体的荧光光谱。

2 结果和讨论

在980nm激发下，Ba2+，Ca2+，Sr2+， Mg2+四种离子掺杂的Al2O3：Er3+荧光材料的光致发光谱被测量，结果如图1所示。对于Al2O3：Er3+荧光材料，在980 nm激发下，发射出弱的411 nm，455 nm， 547 nm，658 nm，807 nm的荧光峰，这些发射峰来源于2H9/2→4I15/2，4F5/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2，4F9/2→4I15/2，4I9/2→4I15/2跃迁。掺杂Ba2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比发生了变化，掺杂前547 nm绿光的发射强度小于红光，掺杂后绿光的发射强度大于红光；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强。其中，增强最大的是547 nm绿光的发射比掺杂前提高了37倍，658 nm红光也提高了3.5倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些不明显的劈裂结构。掺杂Ca2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比变化不大；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强，使411 nm的蓝光发射变的明显。其中，增强最大的是658 nm红光的发射比掺杂前提高了16倍，绿光也提高了10.3倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些明显的劈裂结构。掺杂Sr2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比发生了变化，掺杂前547nm绿光的发射强度小于红光，掺杂后绿光的发射强度几乎与红光的发射强度相当；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强。其中，增强最大的是547 nm绿光的发射，比掺杂前提高了8倍，658 nm红光也提高了2倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些不明显的劈裂结构。掺杂Mg2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比发生了小的变化；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强。其中，547 nm绿光的发射比掺杂前提高了1.25倍，658 nm红光也提高了1.27倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些不明显的劈裂结构。

以上变化可能来源于两个原因：1.Al3+的半径比较小，掺杂半径大的Er3+后，Er3+作为填隙离子出现在Al2O3晶格中，掺杂碱土金属离子后导致了晶格的进一步畸变，这样会使4f电子跃迁几率增大[2]；2.碱土金属离子掺杂后与Al2O3形成固溶体，调节了Er3+周围的晶体场[3]。

参考文献

[1] 洪广言.稀土发光材料-基础与应用[M].1版.科学出版社，2011.

[2] 邱关明，黄良钊，张希艳.稀土光学玻璃[M].1版.兵器工业出版社，1989.

[3] 张希艳，卢利平，柏朝晖，等.稀土发光材料[M].国防工业出版社，2005.endprint

摘 要：通过先沉淀后退火法合成了Al2O3：Er3+荧光粉，研究了980nm激光激发下Al2O3：Er3+荧光粉的光致发光性质。为了增强Al2O3：Er3+荧光粉的荧光强度，Ba2+，Ca2+，Sr2+，Mg2+四种离子被掺杂进入了这种荧光粉中。结果了发现，掺杂后的Al2O3：Er3+荧光粉的荧光强度大幅度增加。

关键词：Al2O3：Er3+ 掺杂 荧光

中图分类号：O765 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0218-01

在众多的稀土离子中，Er3+离子是能级最丰富的稀土离子，能够匹配从紫外光到近红外光的宽频段的吸收和发射。近来，Er3+离子掺杂的发光材料被不断地合成和在不同的领域广泛研究。其中，Er3+离子掺杂的上转换材料被广泛关注，目的是设法提高这些材料的发光强度和发光颜色的可调节性。目前，大多数Er3+离子掺杂的上转换材料的发光效率很低，即使被认为上转换效率很高的Er/Yb：NaYF4的荧光效率大约为3%[1]，如何大幅度提高上转换荧光材料的效率就成了一个广泛关注的研究课题。在本文中，Er3+离子掺杂的Al2O3荧光粉被通过先沉淀后退火法合成，被选择作为实验材料。我们提出了通过掺杂不同的碱土金属离子来进行改变Er3+离子在Al2O3基质环境中的对称性，从而改变Er3+离子掺杂的Al2O3荧光粉的发光效率的想法。

1 实验部分

称量Al（NO3）3·9H2O 2.0151 g溶于25 mL热水中，并进行不断的搅拌。然后，加入ErCl3溶液0.5 mL，选择加入Ba（NO3）2，Ca（NO3）2，Sr（NO3）2， Mg（NO3）2溶液中的一种。称量NH4F 1.3077 g溶于10 mL水中，然后滴加到混合液中，用氨水调节PH。800度退火2 h，研磨待测试。用Omni-λ3007 型稳态荧光光谱仪测量粉体的荧光光谱。

2 结果和讨论

在980nm激发下，Ba2+，Ca2+，Sr2+， Mg2+四种离子掺杂的Al2O3：Er3+荧光材料的光致发光谱被测量，结果如图1所示。对于Al2O3：Er3+荧光材料，在980 nm激发下，发射出弱的411 nm，455 nm， 547 nm，658 nm，807 nm的荧光峰，这些发射峰来源于2H9/2→4I15/2，4F5/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2，4F9/2→4I15/2，4I9/2→4I15/2跃迁。掺杂Ba2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比发生了变化，掺杂前547 nm绿光的发射强度小于红光，掺杂后绿光的发射强度大于红光；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强。其中，增强最大的是547 nm绿光的发射比掺杂前提高了37倍，658 nm红光也提高了3.5倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些不明显的劈裂结构。掺杂Ca2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比变化不大；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强，使411 nm的蓝光发射变的明显。其中，增强最大的是658 nm红光的发射比掺杂前提高了16倍，绿光也提高了10.3倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些明显的劈裂结构。掺杂Sr2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比发生了变化，掺杂前547nm绿光的发射强度小于红光，掺杂后绿光的发射强度几乎与红光的发射强度相当；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强。其中，增强最大的是547 nm绿光的发射，比掺杂前提高了8倍，658 nm红光也提高了2倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些不明显的劈裂结构。掺杂Mg2+离子后，出现了一系列的光谱性质的变化：①荧光强度比发生了小的变化；②掺杂导致了每个发射峰的荧光强度增强。其中，547 nm绿光的发射比掺杂前提高了1.25倍，658 nm红光也提高了1.27倍左右。而且掺杂前后光谱的形状也发生了变化，出现了一些不明显的劈裂结构。

以上变化可能来源于两个原因：1.Al3+的半径比较小，掺杂半径大的Er3+后，Er3+作为填隙离子出现在Al2O3晶格中，掺杂碱土金属离子后导致了晶格的进一步畸变，这样会使4f电子跃迁几率增大[2]；2.碱土金属离子掺杂后与Al2O3形成固溶体，调节了Er3+周围的晶体场[3]。

参考文献

[1] 洪广言.稀土发光材料-基础与应用[M].1版.科学出版社，2011.

[2] 邱关明，黄良钊，张希艳.稀土光学玻璃[M].1版.兵器工业出版社，1989.

[3] 张希艳，卢利平，柏朝晖，等.稀土发光材料[M].国防工业出版社，2005.endprint