近日，上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室探究了Al³⁺对Eu²⁺和Tb³⁺掺杂高硅氧玻璃的光谱性能和能量传递的影响，相关研究成果正式发表于《国际陶瓷》(Ceramic International)。
　　Al³⁺一直是被认为是稀土离子的分散剂，然而Al³⁺对稀土离子的影响可能不仅是有分散效应，由于稀土离子的发光大都是f-f跃迁，而内层的f电子对近邻环境的变化不敏感，其它一些效应体现不出来，而d-f跃迁的d电子容易受到基质材料的影响。研究Al³⁺对d-f跃迁的荧光的影响，一方面可以放大了解Al³⁺的作用，包括它对稀土离子周围场强以及能量传递的影响；另一方面，高硅氧玻璃中可以实现Eu²⁺→Tb³⁺的能量传递，使得Tb3+的激发峰红移由远紫外至近紫外附近，有潜力成为绿色发光荧光粉。
　　研究团队用纳米多孔玻璃和烧结法制备了Eu²⁺/Al³⁺、Eu²⁺/Tb³⁺共掺以及Eu²⁺/Tb³⁺/Al³⁺三掺的高硅氧玻璃，光谱结果表明Al³⁺的加入使得Eu²⁺掺杂玻璃的发光强度增强接近400倍；Eu²⁺和Tb³⁺共掺的高硅氧玻璃中存在着明显的Eu²⁺→Tb³⁺的能量传递，能量传递效率可达66.9%，但Al³⁺的加入使传递效率不断下降，最终可下降到7.2%。这些现象的出现被解释为Al³⁺不仅能分散Eu²⁺，还改变了其周围的场强和对称性，提高其荧光强度；同时，该分散作用破坏了Eu²⁺→Tb³⁺能量传递现象所依赖的高硅氧玻璃中的强偶极-偶极相互作用，抑制了Eu²⁺→Tb³⁺的能量传递。这反映了微量的Al³⁺可极大地修饰d-f跃迁发光的Eu²⁺离子近邻环境，改变其发光特性，从而可以得到高效的近紫外激发wLED的蓝色荧光粉和绿色荧光粉。
　　相关研究得到了国家自然科学基金的支持。
　　原文链接：Effect of Al³⁺ on the spectroscopic properties of Eu²⁺- and Tb³⁺-Doped high silica glass

制备流程图

(a)Eu2+/Tb3+共掺高硅氧玻璃在320nm下的发射光谱
(b) Eu2+/Tb3+/Al3+三掺高硅氧玻璃在320nm下的发射光谱
(c)Eu2+/Tb3+共掺高硅氧玻璃在452nm下的荧光衰减寿命
(d) Eu2+/Tb3+/Al3+三掺高硅氧玻璃在452nm下的荧光衰减寿命

责任编辑：张婧睿