镧系掺杂稀土氧化物及氟化物的发光与结构调控的研究
发布时间：2020-12-02 13:30
近年来,稀土发光纳米材料越来越多的受到广大研究者的关注,因其独特的物理化学性质,如反斯托克斯发光,使得稀土纳米发光材料在光学器件、三维显示、电子学、激光以及生物成像等领域有着诱人的应用前景。在稀土纳米材料中,氧化物、氟化物及硫化物是最常见的三种基质材料,因硫化物的制备工艺要求较高,故本课题主要以氧化物和氟化物为基质的研究为主。在这两种基质材料中,氧化物具有较高的热稳定性和物理化学稳定性,而氟化物具有较低的声子能量,较高的能量传递效率,两者各有其优缺点,所以应用领域也各不相同。而在稀土纳米材料的光学应用领域中,因氟化物的能量损耗低而有较强的发光,从而更加受到研究者们的青睐。故本论文主要围绕以稀土氧化物和氟化物为基质的稀土掺杂纳米晶展开研究,并主要针对氟氧化物的下转换发光性能进行重点研究,同时还对氟化物稀土纳米晶的形貌结构的调控进行了探索,对当前文献鲜有提及的课题走出了探索性的一步。本论文的主要研究内容如下:（1）通过简单的水热继锻烧法制备出了不同Eu3+离子浓度掺杂的Yb203下转换纳米晶,从而调节出了不同的下转换发光强度。（2）通过大量的实验将Ce/Ln/Mn多掺到NaGdF4基质中,...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）下转换能级跃迁简易示意图；（ｂ）稀土下转换荧光材料的简易工作原理示意图
?ｎ?Ａ?．ｖ??ｋ?２４０＾２８０?ｎｍ?？??图１．１?（ａ）下转换能级跃迁简易示意图；（ｂ）稀土下转换荧光材料的简易工作原理示意图。??１．２．２稀土上转换发光机理介绍??上转换发光也叫做反斯托克斯发光，即发光粒子吸收两个或两个以上的低能??光子（如波长为９８０?ｎｍ的红外光），经过辐射跃迁而发射出一个高能光子的（如可??见光）的过程［２，３］。到目前为止，所有的上转换发光过程都发生在稀土离子掺杂的??材料中，因其特殊而丰富的４ｆ电子层结构，能够产生数量庞大的跃迁，而且由??于４ｆ电子层外壳的屏蔽作用，每种稀土离子的发光波长几乎是固定的。其基质??选择主要有氟化物、氧化物、硫化物等，在众多的基质材料中，ＮａＹＦ４是目前发??光效率最高的上转换发光材料，镱（Ｙｂ）是最常见的敏化剂，铒（Ｅｒ）、钬（Ｈｏ）和铥（Ｔｍ）??则是最常见的激活剂。??上转换发光机理一共有三种模式
?之间。能量传递上转换可以分为连续能量传递、交叉弛豫和合作上转换三种类型。??具体的相应简要原理图如图１．４所示。??ａ?ｅ３?￣＾?ｆＴＥ２??、??－ｒＥ，?＇、?？?ｇ３?－ｆｒ?ｔｔ?ｖ??ｖ，?；?＾?Ｖ?＾?２?ＶＩ?ｉ?！??！?々?令?＼ｆ?Ｔ—＇???Ｌｅ?＾?Ｅ＇??（ａ）?（ｂ）?１?（ｃ）??图１．４能量传递上转换能级跃迁图，（ａ）连续能量传递；（ｂ）交叉弛豫；（ｃ）合作上转换。??（３?）光子雪崩（Ｐｈｏｔｏｎ?Ａｖａｌａｎｃｈｅ，简称?ＰＡ）??光子雪崩过程是激发态吸收和交叉弛豫相结合的过程，通过激发态吸收，激??发态离子激发到更高的能级，然后通过交叉弛豫过程与另一个离子发生能量传递，??使得另一个离子被激发到激发态，经过如此循环，激发态能级的电子数量就会像??雪崩一样急剧增加。所以称之为光子雪崩过程。其简要原理图如图１．５所示。???ｅ３??Ｖ?：??Ｉ、??？Ｌｉ、、、、ｉ—ｅ２??＼??———?Ｅ！??图１．５光子雪崩能级跃迁图。??１．３稀土发光纳米晶的制备方法与基质选择??１．３．１稀土发光纳米晶的制备方法??稀土纳米发光材料在各个领域的应用己经变得越来越广泛
本文编号：2895389
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）下转换能级跃迁简易示意图；（ｂ）稀土下转换荧光材料的简易工作原理示意图
?ｎ?Ａ?．ｖ??ｋ?２４０＾２８０?ｎｍ?？??图１．１?（ａ）下转换能级跃迁简易示意图；（ｂ）稀土下转换荧光材料的简易工作原理示意图。??１．２．２稀土上转换发光机理介绍??上转换发光也叫做反斯托克斯发光，即发光粒子吸收两个或两个以上的低能??光子（如波长为９８０?ｎｍ的红外光），经过辐射跃迁而发射出一个高能光子的（如可??见光）的过程［２，３］。到目前为止，所有的上转换发光过程都发生在稀土离子掺杂的??材料中，因其特殊而丰富的４ｆ电子层结构，能够产生数量庞大的跃迁，而且由??于４ｆ电子层外壳的屏蔽作用，每种稀土离子的发光波长几乎是固定的。其基质??选择主要有氟化物、氧化物、硫化物等，在众多的基质材料中，ＮａＹＦ４是目前发??光效率最高的上转换发光材料，镱（Ｙｂ）是最常见的敏化剂，铒（Ｅｒ）、钬（Ｈｏ）和铥（Ｔｍ）??则是最常见的激活剂。??上转换发光机理一共有三种模式
?之间。能量传递上转换可以分为连续能量传递、交叉弛豫和合作上转换三种类型。??具体的相应简要原理图如图１．４所示。??ａ?ｅ３?￣＾?ｆＴＥ２??、??－ｒＥ，?＇、?？?ｇ３?－ｆｒ?ｔｔ?ｖ??ｖ，?；?＾?Ｖ?＾?２?ＶＩ?ｉ?！??！?々?令?＼ｆ?Ｔ—＇???Ｌｅ?＾?Ｅ＇??（ａ）?（ｂ）?１?（ｃ）??图１．４能量传递上转换能级跃迁图，（ａ）连续能量传递；（ｂ）交叉弛豫；（ｃ）合作上转换。??（３?）光子雪崩（Ｐｈｏｔｏｎ?Ａｖａｌａｎｃｈｅ，简称?ＰＡ）??光子雪崩过程是激发态吸收和交叉弛豫相结合的过程，通过激发态吸收，激??发态离子激发到更高的能级，然后通过交叉弛豫过程与另一个离子发生能量传递，??使得另一个离子被激发到激发态，经过如此循环，激发态能级的电子数量就会像??雪崩一样急剧增加。所以称之为光子雪崩过程。其简要原理图如图１．５所示。???ｅ３??Ｖ?：??Ｉ、??？Ｌｉ、、、、ｉ—ｅ２??＼??———?Ｅ！??图１．５光子雪崩能级跃迁图。??１．３稀土发光纳米晶的制备方法与基质选择??１．３．１稀土发光纳米晶的制备方法??稀土纳米发光材料在各个领域的应用己经变得越来越广泛
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