纳米Au增强掺Er 3+ 铋酸盐玻璃近红外发光特性

发布时间：2021-12-18 13:09

　　研究了掺Er³⁺含Au纳米颗粒铋酸盐玻璃在波长为980nm的LD抽运下1.53μm波长处的发光特性。测试得到表征Au纳米颗粒存在的表面等离子体共振（SPR）峰位于565⁵86nm波长之间,透射电镜（TEM）图像中观察到密集分布形状各异的Au纳米颗粒,尺寸约为5¹6nm。研究表明,随着AuCl含量增加,1.53μm波长处荧光强度呈现先增强后减弱的趋势,在AuCl掺杂浓度为0.2wt%时取得最大值,为未掺杂时的4.3倍;荧光增强原因归结于Au纳米颗粒SPR引起的局域场增强以及Au0→Er³⁺的能量转移,荧光淬灭原因归结于Er³⁺→Au0的能量反向转移。 

【文章来源】：光电子·激光. 2017,28(06)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图１未掺杂ＡｕＣｌ的Ａｕ０－ＢＢＴ玻璃样品的ＤＴＡ曲线

［９］。一般地，ΔＴ＞１００℃时玻璃的热稳定性较好。本实验中，ΔＴ为１２５℃，因此玻璃具有良好的热稳定性，保证了所析出Ａｕ纳米颗粒的纯度。图１未掺杂ＡｕＣｌ的Ａｕ０－ＢＢＴ玻璃样品的ＤＴＡ曲线Ｆｉｇ．１ＤＴＡｐｒｏｆｉｌｅｏｆｔｈｅＡｕ０－ＢＢＴｇｌａｓｓｓａｍｐｌｅｕｎｄｏｐｅｄｗｉｔｈＡｕＣｌ３．２玻璃的吸收光谱和ＴＥＭ图像从图２可以看出，吸收光谱除了显示Ｅｒ３＋固有吸收峰外，还较好显示了表征Ａｕ纳米颗粒存在的图２Ｅｒ３＋离子掺杂含不同ＡｕＣｌ浓度的Ａｕ－ＢＢＴ系列玻璃样品的吸收光谱Ｆｉｇ．２ＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒａｏｆＥｒ３＋ｉｏｎｓｄｏｐｅｄＡｕ－ＢＢＴｇｌａｓｓｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＡｕＣｌ·６２６·光电子·激光２０１７年第２８卷

在２．０以上，因此ＢＢＴ玻璃系统相应Ａｕ纳米颗粒ＳＰＲ特征峰位置（约５６５～５８６ｎｍ）明显高于钠钙硅酸盐玻璃系统（约４１０ｎｍ）。通过图３可以看到，采用熔融退火一步法制备得到的Ａｕ２－ＢＢＴ玻璃样品中，Ａｕ纳米颗粒有球形、椭圆形和不规则形等，分散性较好；部分较小的纳米颗粒通过Ｏｓｔｗａｌｄ熟化过程［１２，１３］聚集形成了较大的纳米颗粒，这一聚集过程中产生了不规则类型的Ａｕ纳米颗粒团簇，颗粒尺寸较小，约在５～１６ｎｍ之间。图３Ａｕ２－ＢＢＴ玻璃样品的ＴＥＭ图像Ｆｉｇ．３ＴＥＭｉｍａｇｅｏｆＡｕ２－ＢＢＴｇｌａｓｓｓａｍｐｌｅ３．３荧光光谱和荧光增强机理从图４可以看出，随着ＡｕＣｌ的加入，荧光强度得到较大幅度增强，在ＡｕＣｌ掺杂浓度为０．２ｗｔ％处达到最大值，和未掺杂的Ａｕ０－ＢＢＴ玻璃样品相比提高了４．３倍；Ｅｒ３＋荧光增强的可能机理有以下两方面：１）由Ａｕ纳米颗粒ＳＰＲ带的局域场增强引起的［１４，１５］。从图５［１６］可以看出，在波长为９８０ｎｍ的激光泵浦下，Ｅｒ３＋吸收红外光子从基态４Ｉ１５／２跃迁到激发态４Ｉ１１／２级，再无辐射驰豫（ＮＲ）到４Ｉ１３／２能级；随后再从４Ｉ１３／２能级跃迁到４Ｉ１５／２能级发出近红外光。由于析出的Ａｕ纳米颗粒和周围基质玻璃的相对介电常数不同，由ＳＰＲ产生的表面等离子体波使得入射光集中在亚波长结构中。入射强度的改变和金属的屏蔽效应通常会使Ａｕ纳米颗粒周围的局域场得到增强，

【参考文献】：
期刊论文
[1]SPR技术用于吸收介质的折射率虚部检测[J]. 张颖颖.  激光与光电子学进展. 2013(10)



本文编号：3542459