檸檬酸絡(luò)合Sol-gel法制備（Er，Y）-,2-Ti-,2-O-,7-納米晶粉末的光致發(fā)光特性.pdf

1、采用檸檬酸絡(luò)合溶膠-凝膠(Sol-gel)法，以鈦酸丁酯為前驅(qū)體，檸檬酸為絡(luò)合劑，無(wú)水乙醇為溶劑，Y<'3+>和Er<'3+>分別以Y(NO<,3>)<,3>·5H<,2>O、Er(NO<,3>)<,3>·5H<,2>O形式引入，Y<'3+>、Er<'3+>的mol和與Ti<'4+>的mol比為1:1，Er<'3+>與Ti<'4+>的mol比為(0.001-0.05):1，在700-1000℃溫度范圍內(nèi)燒結(jié)制備了Er<'3+>摻雜濃度為

2、0.1-5.0 mol％的(Er，Y)<,2>Ti<,2>O<,7>(EYTO)納米晶粉末。文中系統(tǒng)地分析了燒結(jié)溫度、Er<'3+>摻雜濃度對(duì)EYTO納米晶粉末的結(jié)構(gòu)及近紅外、可見(jiàn)光區(qū)的光致發(fā)光(PL)特性的影響與作用機(jī)制。 1.燒結(jié)溫度低于800℃，EYTO相晶化程度較低，隨燒結(jié)溫度升高晶化程度顯著提高，1000℃時(shí)獲得了高結(jié)晶度的EYTO相。EYTO納米晶粉末中的-OH基團(tuán)含量隨燒結(jié)溫度升高逐漸減少。980 nm半導(dǎo)體激光器

3、泵浦EYTO納米晶粉末，獲得近紅外區(qū)1.40-1.70μm波段對(duì)應(yīng)Er<'3+>的<'4>I<,13/2>→<'4>I<,15/2>能級(jí)躍遷的PL譜，及可見(jiàn)光區(qū)400-750 nm波段對(duì)應(yīng)(<'2>H<,11/2>，<'4>S<,3/2>)→<'4>I<,15/2>和<'4>F<,9/2>→<'4>I<,15/2>躍遷，波長(zhǎng)位于552、567和678 nm的綠、紅上轉(zhuǎn)換發(fā)光譜。 2.在700℃燒結(jié)條件下，EYTO納米晶粉末的近紅

4、外PL譜為半高寬112 nm的單一寬峰，800℃及更高溫度燒結(jié)，其PL譜為發(fā)生Stark分裂的分立發(fā)光峰。隨燒結(jié)溫度升高，波長(zhǎng)1.53μm的PL強(qiáng)度與熒光壽命均單調(diào)增加，歸因于粉末中-OH基團(tuán)的逐步脫除和EYTO相晶化程度的提高。1000℃燒結(jié)條件下，波長(zhǎng)1.53μm的PL強(qiáng)度和熒光壽命，在0.1-1.5mol％Er<'3+>濃度區(qū)間均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，源于EYTO相為Er<'3+>提供了均勻分散。在Er<'3+>濃度1.5mol％時(shí)均達(dá)到

5、最大值、熒光壽命為20.9 ms。當(dāng)Er<'3+>濃度超過(guò)1.5 mol％時(shí)，Er<'3+>-Er<'3+>間交互作用增強(qiáng)導(dǎo)致1.53μm的PL強(qiáng)度和熒光壽命持續(xù)下降。 3.隨燒結(jié)溫度升高，EYTO納米晶粉末的紅、綠上轉(zhuǎn)換發(fā)光均不斷增強(qiáng)，同樣歸因于-OH基團(tuán)的逐步脫除和EYTO相晶化程度的提高。隨Er<'3+>摻雜濃度增加，紅光發(fā)射單調(diào)增強(qiáng)，綠光發(fā)射則先增強(qiáng)后減弱，紅、綠光強(qiáng)度比持續(xù)增大。Er<'3+>濃度在0.1-1.5 mo

6、l％時(shí)，Er<'3+>通過(guò)激發(fā)態(tài)吸收躍遷到<'4>F<,7/2>能級(jí)，后迅速無(wú)輻射弛豫到<'2>H<,11/2><'4>S<,3/2>能級(jí)，<'2>H<,11/2>和<'4>S<,3/2>能級(jí)上Er<'3+>的布居數(shù)增多，Er<'3+>直接輻射躍遷回基態(tài)，上轉(zhuǎn)換發(fā)射以綠光為主。當(dāng)Er<'3+>濃度超過(guò)1.5 mol％時(shí)，Er<'3+>-Er<'3+>間距縮短導(dǎo)致能量傳遞成為上轉(zhuǎn)換主要途徑，<'4>F<,7/2>與<'4>I<,11/2>