C12A7:Ho3+/Yb3+/Tm3+/Mn2+多晶上转换白光性能的研究

摘要

12CaO·7Al2O3（C12A7）的组成元素为Ca、Al和O元素，合成C12A7所用的钙的氧化物和铝的氧化物在自然界中的储量非常大，价格低廉，对环境无污染。C12A7具有良好的电学性能，如果能够在C12A7中实现上转换白光输出，将会使其集光电性能于一身，这不仅具有重要的理论意义，而且具有很高的使用价值。
　　本文采用高温固相法制备了Ho3+、Yb3+、Tm3+、Mn2+掺杂 C12A7多晶样品，并探索了其合成的最佳工艺条件是烧结温度为1150℃，烧结时间为8h。
　　通过高温固相法制备了一系列 C12A7: Ho3+/Yb3+/Tm3+/Mn2+多晶样品， XRD结果表明稀土离子和 Mn2+离子的掺杂没有改变基质材料的晶型结构。上转换发光光谱图显示随着 Mn2+离子的掺杂浓度的升高，样品上转换红光、绿光和蓝光的强度均发生了变化，为了更容易的调节出上转换白光，选择了Mn2+离子的掺杂浓度为0.6 mol％。
　　采用正交试验探索Ho3+、Yb3+、Tm3+离子的掺杂浓度，得到稀土离子对上转红光、绿光、蓝光的强度和发光强度比的影响趋势，选出最佳方案，得出要实现上转换白光输出的途径是提高Ho3+离子的浓度，降低Tm3+离子的浓度。
　　制备了C12A7:0.4 mol％Ho3+/4 mol％Yb3+/0.6 mol％Tm3+/0.6 mol％Mn2+多晶样品。通过CIE坐标计算，样品已实现了上转换白光输出。功率曲线结果显示上转换蓝光是三光子过程，绿光是两光子过程，红光是两光子和三光子过程。在此基础上分析了上转换发光的机理。

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第1章 绪论

1.1 C12A7简介

1.2 稀土元素简介

1.3上转换技术简介

1.4上转换机理

1.5上转化发光的国内外研究现状

1.6研究目的、意义及本课题研究的主要内容

第2章 实验方法和表征

2.1实验材料和仪器设备

2.2样品的表征方法

第3章 基质材料的制备及Mn2+含量的确定

3.1概述

3.2高温固相法制备C12A7的工艺研究

3.3稀土掺杂C12A7:X%Mn2+的制备及Mn2+含量的确定

3.4本章小结

第4章 C12A7:Ho3+/Yb3+/Tm3+/0.6mol%Mn2+多晶的上转换白光输出

4.1无交互作用正交试验

4.2有交互作用正交试验

4.3上转换白光输出

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢