稀土摻雜鉬酸鹽高階激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉換發(fā)光及其應用.pdf

1、稀土摻雜的上轉換發(fā)光材料具有吸收低能量的激發(fā)光子，發(fā)射出高能量光子的獨特性質，在上轉換激光、太陽能電池、防偽材料、立體顯示、白光源、溫度測量、熒光標記等國防建設和國民經(jīng)濟領域有廣闊的應用前景。然而，存在不少問題制約其推廣應用，例如：上轉換發(fā)光效率不高、上轉換光譜設計不足等。本論文以提高上轉換發(fā)光強度為研究目的，首先研究Li+離子對上轉換粒子的熒光增強機制；然后為了減少激活離子低激發(fā)態(tài)的無輻射弛豫，制備稀土摻雜 SrMoO4納米晶實現(xiàn)高階

2、激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉換；接著為了增加激活離子和敏化離子的數(shù)量，制備允許稀土離子重摻同時也能實現(xiàn)高階激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉換的Gd2(MoO4)3納米晶基質；最后分析稀土摻雜 Gd2(MoO4)3納米晶的溫度傳感特性。主要研究內容如下：
　　Li+離子增強 Y2O3:Yb3+/Tm3+納米晶的近紅外上轉換發(fā)光研究。在976 nm半導體激光器泵浦下，摻入不同濃度Li+離子的Y2O3:Yb3+/Tm3+納米晶的近紅外上轉換發(fā)光強度得到不同程度

3、增強，最高達14倍。通過分析 X射線衍射譜和傅立葉紅外光譜，對Li+離子的增強機制進行了探討。Li+離子修飾了Tm3+離子的周圍局域環(huán)境的晶場、降低了對稱性，同時減少 OH基團，使得無輻射弛豫作用減弱，并通過上轉換發(fā)光強度隨激發(fā)功率的關系與穩(wěn)態(tài)速率方程對其上轉換機制進行研究。
　　稀土摻雜 SrMoO4納米晶的高階激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉換研究。在相同的測試條件下，通過與Y2O3:Yb3+/Er3+納米晶上轉換發(fā)光光譜的比較分析，研究了

4、SrMoO4:Yb3+/Er3+納米晶發(fā)光特性及其與Yb3+離子濃度的關系。提出Yb3+(Er3+)-MoO42-二聚物對Er3+離子進行高階激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉換模型，并通過266 nm飛秒激光激發(fā)的光致發(fā)光實驗，驗證了鉬酸根MoO42-向Er3+離子高效能量傳遞的正確性。高階激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉換有效減少 Er3+離子低激發(fā)態(tài)的無輻射弛豫，增加高階激發(fā)態(tài)的粒子數(shù)，進而提高上轉換發(fā)光強度。結合分析上轉換發(fā)光光譜和熒光衰減曲線，證明 Yb3

5、+-MoO42-二聚物是很好的敏化劑。進而合成Yb3+/Tm3+、Yb3+/Ho3+共摻和Yb3+/Tm3+/Ho3+三摻 SrMoO4納米晶，實現(xiàn)了藍、黃、白上轉換發(fā)光輸出。通過上轉換動力學過程，研究了Tm3+離子與Ho3+離子的交叉弛豫過程，以及Ho3+離子濃度對上轉換白光的調控作用。
　　Er3+重摻 Gd2(MoO4)3納米晶的高階激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉換研究。優(yōu)化 Er3+離子的濃度，當濃度為20 mol％時上轉換發(fā)光強度最

6、大。由于Gd2(MoO4)3納米晶獨特的晶體結構，實現(xiàn)了Er3+離子的高濃度摻雜，增多了發(fā)光中心，提高了上轉換發(fā)光強度。根據(jù)Dexter理論和濃度猝滅模型，分析了該納米晶在重摻情況下的高階激發(fā)態(tài)能量傳遞上轉換以及沒有發(fā)生濃度猝滅的原因。在Judd-Ofelt理論的基礎上，結合Gd2(MoO4)3:20Er3+納米晶的漫反射光譜，計算其Judd-Ofelt強度系數(shù)。該方法避免了粉末樣品厚度和摻雜濃度難以測量的問題，為計算粉末樣品的Judd