稀土离子掺杂硅酸盐发光材料的制备及发光特性研究

发布时间：2017-12-22 01:12

  本文关键词：稀土离子掺杂硅酸盐发光材料的制备及发光特性研究　出处：《大连海事大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 上转换发光 硅酸盐 1550nm激发 980nm激发

【摘要】：上转换发光材料因其具有发射光谱带窄、无背景发光以及无光漂白等特殊性质,在显示与防伪技术、光存贮、可见激光器和光纤通讯等重要领域呈现巨大的应用潜力,并得到广泛关注。在上转换发光材料的研究中,基质材料的选择对制备转换效率高、应用范围广的上转换发光材料至关重要。由于碱土硅酸盐具有稳定的物理和化学性质,并且抗紫外轰击能力强、激发范围宽,这些优点使其成为上转换发光基质材料的良好选择。本文通过高温固相法在1400℃ 合成 Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+),Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+)、Yb~(3+),Ca_3Y_2Si_3O_(12):Tm~(3+)、Yb~(3+)上转换发光材料。在980nm和1550nm泵浦激发下讨论样品的上转换发光特性与发光机理。主要研究内容包括:1.采用高温固相法在1400 ℃制备Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+)上转换发光粉。通过1550 nm泵浦激发,样品呈现典型的峰位位于550nm(绿光)和670nm(红光)的Er~(3+)离子特征发射,其分别归因于Er~(3+)离子~2H_(11/2)/~4S_(3/2)→~4_(115/2)、~4F_(9/2)→~4_(115/2)跃迁过程。样品UCL强度与泵浦功率对数曲线关系表明,发光粉绿光与红光连续吸收三光子能量实现上转换发射。在低掺杂条件下发光粉的上转换发射主要通过基态和激发态跃迁过程实现。Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+)(1%)样品IR/IG约为12:1,具有高色纯度的较强红色发射。随Er~(3+)离子浓度逐渐增大,样品绿光发射相对强度逐渐增强,而红光发射强度则逐渐削弱。这与Er~(3+)离子之间的能量转移过程有关,即Er~(3+)离子对中~4I_(13/2)+~4I_(13/2)→~4I_(15/2)+~4I_(9/2) 和 ~4I_(13/2)+~4I_(9/2)→~4I_(15/2)+~2H_(11/2) 能量传递过程逐渐成为主要的传递机制。因此调节Er~(3+)离子掺杂浓度,可在相同基质条件下获得颜色可调的高色纯度上转换发光。2.采用高温固相法制备Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+)、Yb~(3+)上转换发光材料。在980nm泵浦激发下,样品绿光、红光上转换发射峰位同样位于550nm和670nm附近,均为双光子吸收过程。并且随敏化剂Yb~(3+)离子掺杂浓度的增加,绿光和红光发射强度以及亮度均呈现先增强后减弱的变化趋势,Yb~(3+)最佳掺杂浓度为30%。当样品的Yb~(3+)掺杂浓度在20%至35%范围时,IG/IR数值为1.4,CIE中的色坐标位置几乎重合,发光颜色稳定性良好。与单掺Er~(3+)样品相比在敏化剂Yb~(3+)离子共掺杂下,Ca_3Y_2Si_3O_(12)的上转换发光性质发生显著改变。3.采用高温固相法制备Ca_3Y_2Si_3O_(12):Tm~(3+),Yb~(3+)上转换蓝色发光材料。在980 nm红外激光器激发下,Tm~(3+)离子~1G_4→~3H_6与~3H_4→~3H_6能级跃迁使样品发射较强蓝光(475 nm)和近红外光(810 nm);~1G_4→~3F_4能级跃迁使样品发射较弱的红光(650 nm)。样品各发射峰强度与激发功率关系表明,蓝光和红光上转换发射为三光子吸收过程、近红外光上转换发射为双光子吸收过程。发光粉上转换发射强度和发光亮度均随Yb~(3+)离子浓度增加,均呈现先增强后减弱的变化趋势。当激发功率密度为 1.2W/cm~2时,Ca_3Y_2Si_3O_(12):0.5%Tm~(3+),15%Yb~(3+)样品(最佳掺杂浓度比)的 IB/IR为12:1,在CIE色坐标中位于(X=0.1292,Y=0.1523)位置。在激发功率密度为3.9 W/cm~2激发下样品的发光亮度可达6.8 cd/m~2,表现出良好蓝光上转换发射特性。
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O482.31

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 沈显良;邢明铭;田莹;付姚;彭勇;罗昔贤;;Upconversion photoluminescence properties of SrY_2O_4:Er~(3+),Yb~(3+) under 1550 and 980 nm excitation[J];Journal of Rare Earths;2016年05期

2 尤俊华;马理;曲迎东;李荣德;刘宣文;郭瑞;;UC/DC luminescence of Ho~(3+) doped pyrochlore structured La_(2(1 x))Yb_(2x)TiO_5 phosphor synthesized by sol-gel method[J];Journal of Rare Earths;2016年03期

3 胡仕刚;刘云新;吴笑峰;唐志军;李志明;颜焕元;陈增辉;胡盼;余意;;Remarkable red-shift of upconversion luminescence and anti-ferromagnetic coupling in NaLuF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)/Gd~(3+)/Sm~(3+) bifunctional microcrystals[J];Journal of Rare Earths;2016年02期

4 唐惠东;杨蓉;黄彦林;;Synthesis and luminescence properties of bluish-green emitting K_2MgSi_3O_8:Eu~(2+) phosphor[J];Journal of Rare Earths;2016年01期

5 吴疆;张萍;蒋春东;邱泽忠;;绿色荧光粉Ca_3Y_2Si_3O_(12):Tb~(3+),Ce~(3+)的制备及发光特性（英文）[J];无机化学学报;2015年06期

6 范小康;王欣;李夏;李科峰;胡丽丽;;Er~(3+)单掺与Er~(3+)/Pr~(3+)共掺碲酸盐玻璃的2.7μm光谱性质及能量转移过程[J];光学学报;2014年01期

7 柏朝晖;李秀贤;张希艳;卢利平;刘全生;米晓云;;Y_2O_2S:Er~(3+),Yb~(3+)的制备及Er~(3+)离子在晶场中的能级分裂[J];无机化学学报;2012年04期

8 李丽;曹雪琴;张友;郭常新;;Lu_2O_3:Yb~(3+),Tm~(3+)纳米晶的制备和上转换发光性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年02期

9 邱建备;宋志国;;Nanocrystals precipitation and up-conversion luminescence in Yb~(3+)-Tm~(3+) co-doped oxyfluoride glasses[J];Journal of Rare Earths;2008年06期

10 李玮楠;邹快盛;陆敏;相里斌;;掺Er~(3+)硅酸盐玻璃上转换发光特性研究[J];无机材料学报;2007年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 郑会龙;上转换发光材料的合成、表征及发光性质的研究[D];大连海事大学;2008年

，

本文编号：1317861