脈沖激光誘導Tm3+,Yb3+-Y2O3微結構及其上轉換發(fā)光性質的研究.pdf

1、稀土摻雜納米材料的上轉換發(fā)光性質由于在上轉換激光器、三維立體顯示、生物熒光標記等領域的廣泛應用前景，而得到了人們的關注。一方面Tm元素作為稀土上轉換材料中重要的一部分，在Yb離子的敏化作用下，可以被980nm的二極管激光器激發(fā)，從而在488nm附近的藍光譜帶具有非常優(yōu)秀的藍色上轉換發(fā)光特性；另一方面脈沖激光燒蝕技術（PLA）作為一種新興的材料加工技術，也因為其可以制備超小尺寸材料的特點而得到了大量的關注。基于此，本文采用脈沖激光燒蝕法制

2、備出摻雜稀土離子的納米氧化物材料，研究了在980nm二極管激光器的激發(fā)下，脈沖激光燒蝕這種制備方法對 Yb3+敏化下 Tm3+離子上轉換發(fā)光性質的影響。
　　本文采用納秒脈沖激光燒蝕和飛秒脈沖激光燒蝕成功制備了具有上轉換發(fā)光性質的Y2O3:Tm3+,Yb3+，掃描電子顯微鏡（SEM）的測試結果顯示：納秒脈沖激光的樣品具有納米結構組合排布成的疏松多孔狀的熔融層結構，而飛秒脈沖激光的樣品則只有納米結構緊密排布而成的柱狀結構。通過對脈沖

3、激光燒蝕法、高溫固相法和溶膠凝膠法三種合成方法合成的相同濃度的Y2O3：Tm3+,Yb3+稀土摻雜氧化物的熒光光譜的對比發(fā)現(xiàn)：脈沖激光燒蝕法制備的樣品在短波長輻射能力較好的情況下有效的抑制了長波輻射，從而使得熒光的能量更集中于短波輻射，提高了上轉換效率。分析認為，脈沖激光燒蝕法制備樣品能有效抑制樣品中的陰離子集團，有效地抑制了無輻射馳豫，從而延長能級壽命，形成能量向短波輻射集中的現(xiàn)象。測量了制備樣品的功率曲線，證實了脈沖激光燒蝕沒有改變

4、制備樣品的上轉換機制，并分析了樣品的上轉換過程同時包含有三光子和兩光子過程（合作敏化）。此外脈沖激光燒蝕法制備稀土上轉換材料，能較大幅度的提高上轉換摻雜離子的淬滅濃度。研究過程中發(fā)現(xiàn)藍色熒光譜帶峰值比（476 nm相比488nm）隨激發(fā)光功率的增加而增加。分析認為激發(fā)光功率的增加會引起樣品上光斑聚焦處的溫度變化，進而影響了1G4能級匹裂出來的低能級的粒子向高能級的布局，從而導致了476nm相對488nm處的熒光峰出現(xiàn)增強的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象