鉺鐿共摻Y2Ti2O7納米晶與薄膜的發(fā)光性質(zhì)及泵浦飽和效應.pdf

1、稀土摻雜的納米晶和薄膜發(fā)光材料在LED、生物熒光標簽、光波導等領域有著廣闊的應用前景。本文以Er3+/Yb3+共摻Y2Ti2O7的納米晶和薄膜材料為基礎，主要研究了稀土離子的光譜項與能級，Er3+/Yb3+共摻Y2Ti2O7的納米晶和薄膜材料的制備方法，結構相變，能量傳遞機制，發(fā)光性質(zhì)，及其泵浦飽和效應。
　　 本文介紹了稀土元素的殼層結構，電子組態(tài)，以Tm3+和Er3+為例，利用斯萊特法則詳細推導了4f電子組態(tài)的光譜項與能級。

2、
　　 用溶膠凝膠法制備了在不同退火溫度下的晶態(tài)和非晶態(tài)的樣品。XRD和TEM測試發(fā)現(xiàn)，隨著退火溫度的升高，Y2Ti2O7發(fā)生了從非晶態(tài)到晶態(tài)的相變，相變溫度約在750℃?；谏限D(zhuǎn)換，近紅外熒光發(fā)射譜和激發(fā)譜，我們詳細分析了Er3+/Yb3+共摻Y2Ti2O7的發(fā)光機理，以及退火溫度，結構對其發(fā)光光譜的影響。上轉(zhuǎn)換紅光發(fā)射強于綠光發(fā)射，這是由于Er3+→Yb3+的能量反向傳遞(EBT)引起的。晶態(tài)樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射強于非晶態(tài)樣品，

3、并帶有一定的光譜劈裂。近紅外發(fā)射峰位于1528nm，隨著退火溫度的增加，近紅外發(fā)射的強度先增加，后下降并出現(xiàn)嚴重的光譜劈裂，我們分析了造成這種現(xiàn)象的原因。我們還研究了納米銀顆粒對Er3+/Yb3+共摻Y2Ti2O7薄膜發(fā)光的增強現(xiàn)象。利用金屬納米顆粒的表面等離子體共振(SPR)效應，可以提高Er3+/Yb3+共摻Y2Ti2O7的發(fā)光效率。
　　 通過測試上轉(zhuǎn)換和近紅外發(fā)光強度隨泵浦功率的變化，我們發(fā)現(xiàn)了泵浦飽和效應：上轉(zhuǎn)換紅光和

4、綠光強度對泵浦功率的雙對數(shù)圖像的擬合直線的斜率分別為0.9和0.99，對于雙光子效應引起的上轉(zhuǎn)換紅光和綠光來說，這個斜率本該接近于2：近紅外發(fā)光強度隨著泵浦功率的增加反而出現(xiàn)了下降。對于這兩個反常的現(xiàn)象，我們從速率方程出發(fā)，基于各種發(fā)光機制(激發(fā)態(tài)吸收-ESA，能量轉(zhuǎn)移-ET，能量反向傳遞-EBT，無輻射多聲子弛豫，輻射衰減)，詳細推導了Er3+/Yb3+共摻模型下的Er3+的各發(fā)光能級的粒子數(shù)布居N對泵浦功率P的依賴關系，理論結果與我