The present paper covers a detail explanation about the laser induced optical heating and temperature sensing ability of intense green upconversion emitting Er3+–Yb3+ codoped SrWO4 phosphor. The structural studies based on X-ray diffraction and Fourier transform infrared analysis confirmed the phase formation, crystallinity and the presence of vibrational bands of the corresponding host lattice. The optical investigation was performed by recording the diffuse reflectance and upconversion emission spectra upon a 980 nm excitation. Multiphoton upconversion processes were confirmed by pump power dependence study for the various emission bands throughout the visible region. Optical thermometry has been performed using the fluorescence intensity ratio technique in which two thermally coupled levels of the green emission bands were used. A relatively low temperature (518 K) sensor with very high sensor sensitivity (14.98 × 10−3 K−1) is determined from the observed results. The optical heating ability of the synthesized phosphor is also determined by using the results of the optical thermometry and found the heat generation up to ∼417 K. The results obtained may possibly be used in cancer therapy.

This paper reports on the defect correlated self-quenching and spectroscopic investigation of calcium titanate (CaTiO3) phosphors. A series of CaTiO3 phosphors doped with trivalent europium (Eu3+) and codoped with potassium (K+) ions were prepared by the solid state reaction method. The X-ray diffraction results revealed that the obtained powder phosphors consisted out of a single-phase orthorhombic structure and it also indicated that the incorporation of the dopants/co-dopants did not affect the crystal structure. The scanning electron microscopy images revealed the irregular morphology of the prepared phosphors consisting out of μm sized diameter particles. The Eu3+ doped phosphors illuminated with ultraviolet light showed the characteristic red luminescence corresponding to the 5D0→7FJ transitions of Eu3+. As a charge compensator, K+ ions were incorporated into the CaTiO3:Eu3+ phosphors, which enhanced the photoluminescence (PL) intensities depending on the doping concentration of K+. The concentration quenching of Eu3+ in this host is discussed in the light of ion-ion interaction, electron phonon coupling, and defect to ion energy transfer. The spectral characteristics and the Eu-O ligand behaviour were determined using the Judd-Ofelt theory from the PL spectra instead of the absorption spectra. The CIE (International Commission on Illumination) parameters were calculated using spectral energy distribution functions and McCamy's empirical formula. Photometric characterization indicated the suitability of K+ compensated the CaTiO3:Eu3+ phosphor for pure red emission in light-emitting diode applications.

A comprehensive review of up-conversion (UP) and down-conversion (DC) or down shifting of rare earth (RE) doped zinc oxide (ZnO) nanophosphors is presented. Research interest in the development of RE3+ doped ZnO for UP and DC nanophosphors has been encouraged by the potential application of these materials in light emitting diodes and different types of photovoltaic cells. A range of remarkable characteristics, which are organized into different sections describing the structure, optical, and luminescence properties of these materials, are discussed in detail. Undoped ZnO has two characteristic emissions in the ultraviolet and visible regions related, respectively, to excitonic recombination and intrinsic defects. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) data demonstrated a correlation between the visible emission and intrinsic defects. In the case of the DC or shifting process, there was simultaneous emissions related to f → f transitions of RE ions and defects in ZnO host. These emissions were dependent on the synthesis method, annealing temperature, and RE ion concentration, among other things; only f → f transitions of RE ions were observed in the case of the UC process. These down and up conversion RE doped ZnO phosphors were evaluated for a possible application in solid state lighting and photovoltaic cells.

This paper reports on the structural, optical and photometric characterization of an Eu(3+)/Dy(3+) doped yttrium oxysulfide phosphor (Y2O2S:Eu(3+)/Dy(3+)) for near white emission in solid state lighting. A series of Y2O2S phosphors doped with Eu(3+)/Dy(3+) were prepared by the hydrothermal method. The microstructures of the as-synthesized phosphors were investigated by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The XRD results reveal that the obtained powder phosphors have a single-phase hexagonal structure and also indicate that the incorporation of the dopants/co-dopants did not affect the crystal structure. The SEM images reveal the morphology of the prepared phosphors as an intense interpenetrating network of interconnected micro-fibers with a diameter of about 0.15 μm. The band gap of the phosphors was calculated from diffuse reflectance spectra using the Kubelka-Munk function. The Eu(3+), Dy(3+) doped and Eu(3+)/Dy(3+) co-doped phosphors illuminated with ultraviolet light showed characteristic red luminescence corresponding to the (5)D0→(7)FJ transitions of Eu(3+) and characteristic blue and yellow luminescence corresponding to the (4)F9/2→(6)H15/2 or (4)F9/2→(6)H13/2 transitions of Dy(3+). The luminescence spectra, the energy transfer efficiency and the decay curves of the phosphors indicated that there exists a strong energy transfer from Dy(3+) to Eu(3+) and this was demonstrated to be a resonant type via a dipole-quadrupole reaction. Furthermore, the critical distance of the Eu(3+) and Dy(3+) ions have also been calculated. By utilizing the principle of energy transfer it was also demonstrated that with an appropriate tuning of the activator content the Y2O2S:Eu(3+)/Dy(3+) phosphors can exhibit a great potential to act as single-emitting component phosphors for white light emission in solid state lighting technology.

Graphene oxide (GO) has become one of the emerging and important sole photocatalyst nanomaterials in recent years due to its exceptional/tunable optoelectronic properties, multifunctionality, and eco‐friendly nature. However, challenges remain in tuning surface chemistry, tailoring the band gap, developing doping strategies, and understanding the sole photocatalytic mechanism. This contribution investigated the synthesis of GO via the improved Hummers method by varying the ratio of the oxidizing agents (K 2 Cr 2 O 7 :KMnO 4 ), as well as modifications by nitrogen (N) and boron (B) doping in view of its applications in photocatalytic degradation of organic dye pollutants. Furthermore, changes in surface chemistry, optical, compositional, morphological, and structural properties are investigated to understand the photocatalytic mechanism. The synthesized GO showed a broad spectrum of light absorption with a tunable band gap of 2.4–4.3 eV and exhibited more than 91% degradation of methylene blue dye under direct sunlight. However, the photocatalytic activity decreased after N and B doping attributed to reduced oxygen‐containing functional groups, low surface area, and dopants‐induced bonding configurations within the GO structure. This study provides a new insight into replacing metallic semiconductor photocatalysts with highly affordable, environmentally friendly, and potent metal‐free GO photocatalysts.

Abstract The structural, surface, and upconversion (UC) luminescence properties of Y 2 O 3 :Ho 3+ ,Yb 3+ films grown by pulsed laser deposition, for different numbers of laser pulses, were studied. The crystallinity, surface, and UC luminescence properties of the thin films were found to be highly dependent on the number of laser pulses. The X-ray powder diffraction analysis revealed that Y 2 O 3 :Ho 3+ ,Yb 3+ films were formed in a cubic structure phase with an Ia $$\overline{3 }$$ 3 ¯ space group. The thicknesses of the films were estimated by using cross-sectional scanning electron microscopy, depth profiles using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the Swanepoel method. The high-resolution XPS was used to determine the chemical composition and oxidation states of the prepared films. The UC emissions were observed at 538, 550, 666, and 756 nm, assigned to the 5 F 4 → 5 I 8 , 5 S 2 → 5 I 8 , 5 F 5 → 5 I 8 , and 5 S 2 → 5 I 7 transitions of the Ho 3+ ions. The power dependence measurements confirmed the involvement of a two-photon process in the UC process. The color purity estimated from the Commission International de I’Eclairage coordinates confirmed strong green UC emission. The results suggested that the Y 2 O 3 :Ho 3+ ,Yb 3+ UC transparent films are good candidates for various applications, including solar cell applications.

The synergistic effects of Sm3+/Yb3+ on a p-n ternary heterostructure of Co3O4-In2O3 (Co-In) nanorods, prepared by a hydrothermal approach for the construction of a gas sensor with unique sensing characteristics are reported. The intrinsic characteristics of the ternary heterostructures, such as surface adsorption states, crystal structures, and chemical states, were analyzed. The sensing analyses demonstrated that amongst the Sm3+/Yb3+ incorporated in the Co-In surface, the Co-In 0.25 mol.% Sm3+ displayed superior gas sensing toward ethylbenzene gas at a low operational temperature (i.e., 75 °C). At 100 °C, the precise selectivity toward xylene vapour was witnessed for the Co-In: 0.25 mol.% YbO. At lower gas concentration ranges of 0.08-5 ppm of acetone, 0.5-5 ppm of benzene, and 5-10 ppm of toluene, ethylbenzene, and xylene, the Co-In: 0.25 mol.% YbO was more sensitive to 0.08 ppm of acetone at 75 °C. Collective materials characterization and testing of the device analyses demonstrated that the observed sensing enhancement is primarily ascribed to the stronger capacity of oxygen-adsorption on Co-In: 0.25 mol.%:YbO. The depletion layer width strongly increased due to the formation of the multi-ternary junctions between the Co3O4, In2O3, and Yb2O3. The VO-rich Co3O4 has favoured the adsorption of xylene. The lower detection of acetone at ppb was associated with the preferred facet of acetone detection in comparison to xylene. The prospective sensing mechanism of the ternary heterostructure-based sensors has also been proposed.