表面等离子体激元与光子带隙协同增强稀土掺杂氟化物纳米晶的发光性质研究

发布时间：2017-11-05 09:25

  本文关键词：表面等离子体激元与光子带隙协同增强稀土掺杂氟化物纳米晶的发光性质研究

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【摘要】：稀土掺杂上转换发光纳米材料是一种能将低能量的红外光转换为高能量可见光的光学材料,因其在生物标记、生物成像、生物治疗和太阳能电池等领域的广泛应用前景而备受关注。但稀土离子在红外区域的吸收截面小使得其发光效率低,进而限制了稀土离子掺杂上转换发光材料的应用。目前,诸如选择基质材料、表面包覆和染料敏化等一系列方法被用于增强稀土离子掺杂上转换发光材料的发光效率。本论文通过光子晶体表面效应、稀贵金属表面等离子体以及通过两者协同作用来增强稀土离子掺杂纳米颗粒的上转换发光,并就其发光增强机理进行了系统的研究。采用垂直沉积法制备了蛋白石光子晶体模板,将YF3:Yb3+, Er3+纳米颗粒涂覆在光子晶体的表面,研究了蛋白石光子晶体的表面效应对YF3:Yb3+, Er3+纳米颗粒上转换发光的增强效果。当光子带隙分别与绿光发射或红光发射重合时,YF3纳米颗粒的绿光发射或红光发射会因光子晶体表面的布拉格反射而得到选择性增强；当光子晶体带隙与980纳米激发光重合时,YF3纳米颗粒的红光发射或绿光发射都将因激发场的增强而被增强。通过模板辅助法制备了具有不同带宽吸收的多孔银薄膜,其中窄带模板的吸收峰位于430纳米,超宽带模板的吸收峰由350纳米延续到了1400纳米。实验将NaYF4纳米颗粒旋涂在具有不同吸收的模板上,研究了不同带宽吸收的银薄膜对NaYF4纳米颗粒上转换发光的影响。结果表明,NaYF4纳米颗粒的上转换发光在窄吸收和超宽带吸收的模板上,分别取得了10倍和60倍上转换发光增强效果。在窄吸收模板上表面等离激元的作用使得发光增强,而具有超宽带吸收的模板上取得的优良增强效果,归因于980纳米红外激发光与超宽带表面等离子体吸收峰进一步的耦合而产生的良好效果。制备了具有不同光子带隙的反蛋白石光子晶体模板并在其中引入了稀贵金属纳米颗粒以协同表面等离激元增强上转换发光。实验将Er3+/Yb3+双掺NaYF4纳米颗粒旋涂在具有不同的光子带隙光子带隙的反蛋白石光子晶体模板表面,并后研究了其对Era+/ Yb3+双掺NaYF4纳米颗粒上转换发光的影响。Er3+/ Yb3+双掺NaYF4纳米颗粒的上转换绿光或红光发射与不同的光子带隙重合时NaYF4纳米颗粒的上转换发光会被选择性增强。当反蛋白石光子晶体中加入稀贵金属纳米颗粒后,反蛋白石光子晶体起到隔层作用使得表面等离激元可以有效发挥作用。在协同了稀贵金属纳米颗粒的表面等离激元与光子带隙共同作用使得NaYF4纳米颗粒的上转换发光在被光子晶体调控的同时得到了进一步的增强。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O734

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本文编号：1143615