Er3+-Yb3+-Li+摻雜氧化物納米晶上轉(zhuǎn)換熒光機(jī)制及應(yīng)用研究.pdf

1、上轉(zhuǎn)換現(xiàn)象由于在短波全固態(tài)激光器、信息處理、立體顯示、熒光標(biāo)簽等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用潛力，所以近幾十年來引起了各國研究者的廣泛關(guān)注。稀土離子，尤其是Er離子具有輻射波段豐富、激發(fā)態(tài)能級(jí)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，很適于作為上轉(zhuǎn)換熒光材料的發(fā)光中心。
　　目前對Er離子摻雜各種基質(zhì)中上轉(zhuǎn)換熒光機(jī)制的研究通常是定性分析，列出其可能的機(jī)制，這種解釋的可信程度及精確程度都不高。針對這種現(xiàn)狀，本文研究了 Er離子摻雜氧化釔納米晶中Er離子上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度隨泵

2、浦光強(qiáng)度、樣品溫度的變化規(guī)律，結(jié)合方波激發(fā)下上轉(zhuǎn)換熒光的衰減特性，利用速率方程模型研究樣品中的上轉(zhuǎn)換機(jī)制，給出了Er離子在氧化釔納米晶中的激發(fā)態(tài)吸收截面以及相鄰 Er離子間交叉弛豫幾率的估計(jì)值。并且發(fā)現(xiàn)樣品溫度對Er離子激發(fā)態(tài)吸收截面的影響較大。
　　稀土離子摻雜材料上轉(zhuǎn)換熒光的各種應(yīng)用都需要較高的發(fā)光效率作為基礎(chǔ)，而目前各種稀土摻雜發(fā)光材料的效率都不是很高，極大限制了上轉(zhuǎn)換熒光的實(shí)用化。目前已發(fā)現(xiàn)Li離子能夠顯著增強(qiáng)稀土離子摻雜

3、材料的上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度，但對于其增強(qiáng)機(jī)制還有待更細(xì)致的研究。本文研究了堿金屬元素與Er離子共摻雜氧化物納米晶的上轉(zhuǎn)換熒光特性，對堿金屬與Er離子共摻材料結(jié)構(gòu)的測試結(jié)果表明Li離子比Na和K離子對基質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響更大，同時(shí)沒有觀察到各樣品中表面缺陷的明顯變化，所以Li離子對稀土離子上轉(zhuǎn)換效率的影響較大，這種影響主要是由于基質(zhì)材料結(jié)構(gòu)對稱性的下降引起的。為了考察Li離子對Er離子不同能級(jí)的具體影響，設(shè)計(jì)了成分簡單的Er離子摻雜銻硅酸鹽玻璃，利用

4、J-O理論分析Li離子的具體作用，驗(yàn)證了納米晶材料中的對Li離子機(jī)制的分析。
　　由于單色性好的發(fā)光材料在彩色顯示以及熒光標(biāo)簽等應(yīng)用領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢，所以本文在前面研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了Er3+，Yb3+和Li+摻雜氧化鋯納米晶中上轉(zhuǎn)換熒光的顏色調(diào)制，通過調(diào)整稀土離子與Li離子的摻雜濃度，獲得能輻射高效單色綠光的Er3+/Li+摻雜氧化鋯材料和輻射單色紅光的Er3+/Yb3+/Li+摻雜氧化鋯材料，并通過速率方程模型對其上轉(zhuǎn)換