掺Er3 + / Nd3 +的Ge-In-S-CsBr卤化卤化物玻璃的发光和能量转移

在这篇研究论文中，作者们探讨了掺有Er3+/Nd3+离子的Ge-In-S-CsBr卤化卤化物玻璃的发光和能量转移特性。该研究使用了真空熔融急冷技术来合成玻璃样品，这种技术被广泛用于制备光学材料。研究中，作者们不仅收集了玻璃样品的吸收光谱、上转换发光和近红外发光光谱，还测量了荧光衰减曲线。 研究的第一部分介绍了实验材料及其制备过程。具体来说，他们制备了掺有Er3+和Nd3+离子的70GeS2–10In2S3–20CsBr玻璃，并使用真空熔融急冷技术进行合成。这种技术有助于保持玻璃的均匀性和光学质量。 第二部分分析了Er3+和Nd3+离子在玻璃中的发射特性。实验结果表明，当Er3+离子的浓度增加时，在808 nm激发下，Nd3+离子在1073 nm处的寿命从538毫秒降低到420毫秒。与此同时，随着Nd3+离子浓度的增加，Er3+离子在1540 nm处的寿命从245毫秒降低到214毫秒。这些发射光谱和寿命的变化表明，Nd3+和Er3+离子之间存在能量转移。 第三部分详细讨论了能量转移机制，并提出了一个发光模型来描述这一过程。通过这一模型，作者们解释了能量是如何从一个离子转移到另一个离子的。在材料科学中，理解这种能量转移对于设计和开发新型光学材料和器件至关重要。 上转换（Upconversion，UC）是一种将两个或多个低能量吸收的光子转换成一个高能量光子的过程。在稀土离子的情况下，大多数上转换过程是逐步的双光子过程。目前，上转换发光材料在多个领域中找到了应用，例如固态激光器、近红外（NIR）探测器、量子计数设备以及用于生物分子敏感检测的荧光标签。 在材料选择方面，研究者们选择了含有硫化物和溴化物的玻璃基质，因为这些材料已被证明具有良好的光学性能，并且对稀土离子的掺杂有良好的兼容性。稀土离子的发射特性使得它们在光电子器件中具有重要的应用潜力。 此外，研究还涉及了玻璃基质的化学稳定性、热稳定性以及光谱特性等物理化学性质的研究。对这些性质的深入理解有助于优化玻璃的制备工艺和改善其发光性能。 该研究强调了对未来研究方向的展望，包括开发新型的上转换发光玻璃材料，以及在生物成像、光通信和高密度数据存储等领域的应用潜力。论文中还提到了通过稀土离子掺杂来增强材料非线性光学性能的可能性，这表明研究不仅限于基础科学领域，也与实际应用紧密相关。 这篇研究论文在材料科学、光学和化学等领域提供了有价值的见解，对于理解和开发新型的光学材料和器件具有重要的指导意义。