Er3+,Yb3+摻雜烯土鈦酸鹽納米晶上轉(zhuǎn)換發(fā)光的性能研究.pdf

1、上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料主要是經(jīng)稀土元素?fù)诫s的無機(jī)材料。該材料利用稀土元素的亞穩(wěn)態(tài)能級特性，在長波長光的激發(fā)下，能吸收多個(gè)低能量的長波輻射，經(jīng)光子加和后發(fā)出的短波輻射，從而能夠使人眼無法看見的紅外光轉(zhuǎn)化為可見光。近年來，伴隨著納米科技的不斷發(fā)展，納米上轉(zhuǎn)換材料在彩色顯示、光電器件、紅外探測、上轉(zhuǎn)換激光器等方面都有著巨大的應(yīng)用潛力。納米上轉(zhuǎn)換材料因其顯示了許多傳統(tǒng)材料所無法比擬的新的光學(xué)性質(zhì)而有望成為下一代的新型發(fā)光材料。在納米材料中，燒綠石結(jié)構(gòu)的

2、復(fù)合氧化物因?yàn)榉浅?yōu)良的物理以及化學(xué)穩(wěn)定性而具有非常好的發(fā)光性質(zhì)，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于信息顯示，照明工程，光通信等領(lǐng)域。稀土鈦酸鹽屬于立方燒綠石結(jié)構(gòu)的多元復(fù)合氧化物，它們已經(jīng)在離子導(dǎo)體、熒光、鋰電池、催化劑及抗輻射等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。所以，為了找到發(fā)光性能優(yōu)良的發(fā)光材料，本論文中，我們采用溶膠凝膠法合成了幾種鈦酸鹽納米材料，并系統(tǒng)地研究了其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)。本論文研究的主要內(nèi)容及得到的結(jié)論如下：
　　 1.以溶膠凝膠法成功地

3、制備出純相的Gd2Ti2O7：Er3+納米晶。結(jié)果表明，制出的Gd，Ti2O7：Er3+納米晶為純的立方相結(jié)構(gòu)，晶體形貌近似球形。所得樣品均給出了由Er3+的4H11/2，4S3/2→4I15/2能級躍遷產(chǎn)生的綠光發(fā)射(517-566nm)和4F9/2→I15/2能級躍遷產(chǎn)生的紅光發(fā)射(650-680nm)。Er3+的最佳摻雜濃度為4.0mol％。
　　 2.用溶膠凝膠法在不同退火溫度和不同Er3+離子不同濃度條件下制備了Y2T

4、i2O7：Er3+納米晶。室溫下測試了樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜。分析得到樣品的Er3+離子的最佳條件分別是5mol％和800℃。
　　 3.使用溶膠凝膠法成功制得不同退火溫度和Er3+離子不同摻雜濃度的La2Ti2O7：Er3+納米晶。樣品的形貌呈片狀，形成了200-300nm的團(tuán)聚顆粒的純單斜相的La2Ti2O7：Er納米晶。樣品在980nm激發(fā)光激發(fā)下，可產(chǎn)生525、549、660nm三個(gè)強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)射峰，分別由Er3+的4H1

5、1/2，4S3/2，4F9/2三個(gè)能級向4I15/2能級躍遷產(chǎn)生。綠色和紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光均為雙光子上轉(zhuǎn)換吸收過程。分析得到樣品最佳的摻雜濃度和退火溫度分別是13mol％和1000℃。
　　 4.采用溶膠凝膠法制備Er3+單摻A2Ti2O7：Er3+(A=La，Y，Gd)和Er3+，Yb3+共摻雜的La2Ti2O7：Er3+，Yb3+納米晶?；|(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)對稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)射強(qiáng)度有很大影響。研究發(fā)現(xiàn)，Yb3+的加入使La2Ti2O