金纳米颗粒增强发光体基光子晶体的发光性质研究

发布时间：2018-01-04 16:44

  本文关键词：金纳米颗粒增强发光体基光子晶体的发光性质研究　出处：《昆明理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：近年来,发光中心基光子晶体的发光材料由于在激光器、光纤、太阳电池、生物传感和显示等方面具有潜在的应用引起了研究者的广泛关注,但是由于发光中心吸收截面小、发射强度弱以及能量传递效率低等问题导致发光效率不高,限制了其实际应用,因此增强发光中心的发光强度具有重要的科学意义和研究价值。本论文提出通过金纳米颗粒表面等离子体共振和光子带隙协同能量传递来增强发光中心的发光。采用胶晶模板法制备了不同稀土离子(Yb,Er,Tb)掺杂的SiO_2反蛋白石光子晶体,研究了它们的可见和近红外光致发光的性质和机理,研究了金纳米颗粒和光子带隙对材料发光性质的影响。主要结果如下:在256nm激发下,在SiO_2:Yb中,获得了源于Yb~(3+)-O~(2-)的电荷迁移态的Yb~(3+)的976nm近红外发光。在SiO_2:Yb,Er反蛋白石中,在256、378和520 nm激发下,获得了 Yb~(3+)的976nm和Er~(3+)的1534nm近红外发光,378和520 nm激发下,存在Er~(3+)到Yb~(3+)的能量传递,获得了 Yb~(3+)的976nm发光,本研究采用一种新的机理来解释Yb~(3+)的发光,其发光源于Er~(3+)和Yb~(3+)之间的交叉弛豫能量传递过程。980nm激发下,获得了 Yb~(3+)的500nm的双光子合作上转换发光,研究了光子带隙对Yb~(3+)的上转换发光的影响,当光子带隙位置和Yb~(3+)的上转换发光峰重叠时,由于光子带隙捕获了光子导致发光强度受到抑制。制备了含金纳米颗粒的SiO_2:Tb和SiO_2:Yb,Tb反蛋白石光子晶体,研究了金纳米颗粒对Tb~(3+)的下转移发光和上转换发光的影响。实验表明,在SiO_2:Tb中,230nm激发下,Tb~(3+)的发光增强是由于金纳米颗粒的表面等离子共振使得Tb~(3+)的辐射衰减速率增加引起的;在SiO_2:Yb,Tb中,980nm激发下,Tb~(3+)的上转换发光增强是由于金纳米颗粒的等离子体共振效应使得Tb~(3+)的激发态能级5D4数目增加导致的。制备了含Au纳米颗粒的SiO_2:Tb反蛋白石光子晶体,将罗丹明B(RhB)染料填充到反蛋白石光子晶体中,观察到Tb~(3+)→RhB的辐射和无辐射能量传递,研究了金纳米颗粒和光子带隙对该能量传递过程的影响。结果表明,金纳米颗粒的表面等离子体共振作用可以增强Tb~(3+)对RhB的能量传递效率,进而增强了 RhB的发光。当Tb~(3+)发射峰和光子带隙重叠时,由于光子带隙抑制了 Tb~(3+)的自发辐射,会使得Tb~(3+)→RhB的无辐射能量传递效率增加,从而增强了 RhB的发光。通过使用稳态速率方程解释由光子带隙引起的能量传递的增强机理。
[Abstract]:In recent years , the luminescence of Yb ~ ( 3 + ) - doped SiO _ 2 anti - opal photonic crystals has been studied . The results show that the luminescence intensity of Yb ~ ( 3 + ) is not high due to the low absorption cross section , weak emission intensity and low energy transfer efficiency . The effect of Tb ~ ( 3 + ) 鈫，

本文编号：1379260