稀土掺杂氟化物微晶玻璃的设计及其荧光性质研究

发布时间：2018-05-02 00:12

  本文选题：LaF3 + NaYF4　； 参考：《南京邮电大学》2015年硕士论文

【摘要】：微晶玻璃是一种有趣的材料,非常适合应用在各种光学器件中。如果在其中掺杂荧光离子,它们可以很好的继承玻璃材料和晶体的优点。微晶玻璃具有良好的成形性能和各向同性,以及高化学稳定性,光化学稳定性,和机械稳定性。他们还有有着优越的荧光特性,如高的荧光量子效率,荧光寿命长,良好的上转换特性。本论文的工作就是系统研究了Eu3+-Dy3+掺杂的LaF3微晶玻璃的制备,形貌和白光发射、Eu3+-Dy3+掺杂的NaYF4微晶玻璃形貌和温度对荧光的影响和的和Er3+单掺杂的NaGdF4微晶玻璃的形貌和上转换性质。(1)Eu3+-Dy3+掺杂的LaF3微晶玻璃:用熔融淬冷法成功制备了Eu3+-Dy3+掺杂的LaF3微晶玻璃,研究了其荧光性质。样品在390nm和478nm波长的光的激发下实现了白光发射。特别是在390nm激发下,其色坐标为(X=0.345,Y=0.33)。并且通过J-O理论得到了荧光分支比(?R),辐射寿命(?R),受激辐射截面?p,等一系列的参数,显示出了Dy3+单掺杂的LaF3微晶玻璃的良好的发光性能。因此Dy3+-Eu3+共掺杂的La F3微晶玻璃可用于白光LED方面的应用。(2)Eu3+-Dy3+掺杂的NaYF4微晶玻璃:用熔融淬冷法成功制备了立方相α-NaYF4微晶玻璃,通过TEM得出其纳米晶大小为22nm左右。在激发波长为398nm的情况下,Eu3+单掺杂的微晶玻璃有着很强的荧光发射。而当我们将Eu3+和Dy3+离子共同混掺杂在微晶玻璃中,我们采用392nm波长的光来激发微晶玻璃的时候,我们发现了位于427nm、480nm、579nm、612nm、650nm、700nm六个波段范围内的荧光发射。此外,我们还研究了微晶玻璃在温度变化下(25度-300度)的荧光光谱的变化,并得出了结论,由于温度变化导致上一能级的无辐射弛豫概率的增强,电子反布居亚稳态,使得荧光发生淬灭,光谱强度下降。验证了NaYF4微晶玻璃在激光放大器和提高太阳能电池效率等方面有着潜在的应用。(3)Er3+单掺杂的NaGdF4微晶玻璃:制备合成了Er3+单掺的NaGdF4微晶玻璃,微晶颗粒的大小大概为30nm。微晶玻璃在上转换绿光的转换下有着非常高的效率,并且与普通玻璃PG对比的时候,980nm激发下Er3+单掺的NaGdF4微晶玻璃GCD在绿光4S3/2→4I15/2强度增强了大约333倍,在红光4F9/2→4I15/2强度增强了大约225倍。1540nm激发下微晶玻璃GCD绿光4S3/2→4I15/2增强了大约40.4倍,红光4F9/2→4I15/2增强了大约41.2倍,而在近红外光4I11/2→4I15/2荧光增强了大约11.6倍。这说明了Er3+单掺的NaGdF4微晶玻璃在新型的荧光材料方面有着很大的潜在应用。
[Abstract]:Glass-ceramics is an interesting material and is suitable for various optical devices. If they are doped with fluorescent ions, they can inherit the advantages of glass materials and crystals. Glass-ceramics have good formability and isotropy, as well as high chemical stability, photochemical stability, and mechanical stability. They also have excellent fluorescence properties, such as high fluorescence quantum efficiency, long fluorescence lifetime, and good up-conversion properties. In this thesis, the preparation of LaF3 glass-ceramics doped with Eu3 -Dy3 has been studied systematically. Effect of morphology and temperature on fluorescence of NaYF4 glass-ceramics doped with EU _ 3-Dy _ 3 and morphology and upconversion properties of NaGdF4 glass-ceramics doped with Er3: successfully prepared by melt quenching Eu3 -Dy3 doped LaF3 glass-ceramics were prepared. The fluorescence properties were studied. The white light emission was realized by the excitation of 390nm and 478nm wavelengths. In particular, under the excitation of 390nm, its color coordinate is 0.345Y ~ (0.33). A series of parameters, such as fluorescence branching ratio, radiation lifetime, stimulated radiation cross section, and so on, have been obtained by J-O theory. The results show that the Dy3 single-doped LaF3 glass-ceramics have good luminescence properties. Therefore, Dy3 -EU _ 3 co-doped La _ F _ 3 glass-ceramics can be used in white LED. The cubic 伪 -NaYF _ 4 glass-ceramics have been successfully prepared by melt-quenching method. The size of nanocrystalline is about 22nm by TEM. When the excitation wavelength is 398nm, the single doped glass-ceramics with EU _ 3 have strong fluorescence emission. When we mixed Eu3 and Dy3 ions into the glass-ceramics, we used the light of 392nm wavelength to excite the glass-ceramics, and we found that the fluorescence emission was in the range of 650nm ~ (700 nm) in the wavelength of 427nm ~ (480nm) ~ (579) nm ~ (-1) ~ (-1) ~ 650nm ~ (-1). In addition, we have studied the change of fluorescence spectra of glass-ceramics under the change of temperature. It is concluded that due to the increase of the non-radiative relaxation probability of the last energy level due to the temperature change, the electron anti-population metastable state can be obtained. The fluorescence is quenched and the spectral intensity decreases. The potential applications of NaYF4 glass-ceramics in laser amplifiers and in improving the efficiency of solar cells were verified. The NaGdF4 glass-ceramics doped with Er3 were prepared, and the size of the glass-ceramics was about 30 nm. Glass-ceramics have a very high efficiency under up-conversion of green light, and compared with ordinary glass-PG, the intensity of GCD of NaGdF4 glass-ceramics doped with Er3 at 980nm is increased by about 333times when compared with ordinary glass-PG, and the intensity of glass-ceramics doped with Er3 is increased by about 333times when compared with ordinary glass-PG. Under the excitation of the red light, the intensity of the 4I15/2 is about 225-fold. 1540nm. The intensity of the glass-ceramics GCD green 4S3/2 4I15/2 is increased about 40.4 times, the red light 4F9/2 4I15/2 is increased about 41.2 times, and the fluorescence of the near-infrared 4I11/2 4I15/2 is increased about 11.6 times. This indicates that NaGdF4 glass-ceramics doped with Er3 have great potential applications in new fluorescent materials.
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ171.733

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