稀土掺杂氧化钇晶体的制备与上转换发光性能研究

摘要

频率上转换是通过掺杂三价稀土离子将红外光转换为可见光和紫外光的过程,具有这种功能的材料的制备及研究已经引起了的广泛关注。其中,立方晶相的Y2O3具有高稳定性是一种杰出的上(下)转换的基质材料。本文研究的是以Y2O3为基质的上转换发光材料的制备与发光性能研究。在众多稀土离子中,Tm3+,Ho3+掺杂的材料可提供更多的4f电子层结构的中间能级,可广泛应用于半导体激光器(LD)领域。敏化剂Yb3+的共掺杂,在980nm红外光激发下,表现了极大的吸收截面,有效提高材料发光性能。
　　为了研究稀土离子掺杂浓度,金属离子掺杂浓度以及颗粒形貌结构等因素对上转换发光的影响,本文通过水热和溶剂热的方法合成了镧系掺杂的氧化钇晶体,对晶体的形貌,尺寸,光致发光性能以及特殊结构的形成机理进行了详尽的分析和研究,详细工作内容如下:
　　以碳微球为模板,利用溶剂热法,经过热处理过程制备出具有较高均匀性的类立方球形的Y2O3:Yb3+/Tm3+颗粒。结果表明类立方球形颗粒的形貌和Yb3+的掺杂浓度都对样品的上转换发光情况有影响。该样品独特的特性将会在显示器和光学标记领域都有潜在应用。
　　通过水热法获得Mg2+掺杂的立方晶相Y2O3:Yb3+/Ho3+晶体,研究了Mg2+掺杂浓度对晶体上转换发光性能的影响。实验结果表明,共掺杂后的Y2O3:Yb3+/Ho3+/5mol％Mg2+样品在550nm处的拟合发光强度有所增强。这种上转换发光材料在红外激光探测,生物医学诊断,和固态显示器都有实际的和潜在的应用。
　　通过水热法逐步获得了具有蛋壳结构的Ag@Y2O3:Yb3+/Tm3+的纳米发光材料,这对于研究上转换发光材料和纳米级金属之间的相互作用是一个优秀的模型系统。实现了上转换发光性能的可控性。因此,实验所获得蛋壳结构的纳米颗粒将会在荧光标记,在要求低背景和组织渗透波长的成像实验或生物测定中都具有潜在的应用。

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第 1 章 绪论

1.1 纳米材料

1.2 稀土发光材料

1.3 稀土掺杂上转换发光材料

1.4 本论文的选题意义及主要研究内容

第 2 章 实验材料及表征方法

2.1实验材料及仪器

2.2 实验表征方法

第 3 章 以碳微球为模板立方球形Y2O3:Yb3+/Tm3+颗粒的合成

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

第 4 章 Y2O3:Yb3+/Ho3+/Mg2+纳米材料的合成与上转换发光性能的研究

4.1 引言

4.2 实验方法

4.3 实验结果与讨论

4.4 本章小结

第 5 章 蛋壳状Ag@Y2O3:Yb/Tm的合成及上转换发光性能研究

5.1 引言

5.2 实验方法

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢