Yb3+/Er3+/Tm3+掺杂Y6O5F8纳米晶的制备及其上转换荧光特性研究

摘要

近年来，国内外对稀土掺杂上转换发光纳米材料的研究工作取得显著的成果，而稀土掺杂的氟氧化合物由于其化学稳定性高、光稳定性好、寿命长、毒性小、声子能量低、发光效率高等优点，使其在环境化学、生命科学、非接触测温、白光显示照明等领域都有着十分广阔的应用价值。本文将对稀土离子掺杂的Y6O5F8纳米晶样品的上转换荧光特性进行研究，主要研究内容如下：
　　采用水热法合成稀土离子掺杂的Y6O5F8纳米晶样品，并通过XRD、TEM等测试方法对样品的晶相结构及形貌进行表征。探究不同反应温度与反应时间对纳米晶的晶相结构的影响，发现在600℃下烧结6 h时，可以得到纯相的Y6O5F8正交相晶体粉末。分析反应物中F-/Ln3+比对晶粒尺寸的影响。制备不同Er3+离子掺杂浓度的Y6O5F8纳米晶样品，在980 nm激光激发下，测量其上转换荧光谱，得到Er3+的最优掺杂浓度为1%。通过对样品的荧光强度与泵浦光功率的双对数曲线关系的分析，探究Y6O5F8:Yb3+/Er3+纳米晶的上转换发光机理。
　　制备不同Yb3+离子掺杂浓度Y6O5F8:Er3+/Yb3+纳米晶样品，结合Yb3+、Er3+能级稳态速率方程，分析Yb3+离子浓度对上转换红绿光强比的影响。通过Er3+的两个热耦合能级(2H11/2和4S3/2)，对Y6O5F8:Yb3+/Er3+纳米晶在300-500K的温度范围内进行上转换荧光测量，得到其测温灵敏度最高可达0.012 K-1。在不同温度下对纳米晶样品进行了荧光寿命测量，结果表明该方法在300-350 K左右的较低温度范围内有较高的测温灵敏度。
　　通过对不同Tm3+离子掺杂浓度的Y6O5F8:Yb3+/Tm3+纳米晶样品的上转换荧光谱测量，得到Tm3+的最优掺杂浓度为0.2%。探究Er3+的掺杂浓度对Y6O5F8:Yb3+/Tm3+/Er3+纳米晶上转换荧光色度的影响，分析红绿蓝三种颜色荧光的强度分布，得到Y6O5F8:10%Yb3+/0.2%Tm3+/1.0%Er3+纳米晶样品的色坐标(0.3299，0.3297)非常接近于标准白光。分析样品的温度及激发光功率对白光色度的影响，并结合样品的荧光强度与泵浦光功率的双对数曲线，分析Y6O5F8:Yb3+/Tm3+/Er3+纳米晶样品中的能量传递过程。

目录

第1章 绪论

1.1 本课题的研究背景

1.2 稀土上转换发光机制

1.3 氟氧化物稀土上转换发光材料的研究现状

1.4 本论文的研究目的及意义

1.5 本论文的主要研究内容

第2章 Y6O5F8:Yb3+/Er3+纳米晶的制备及荧光特性的研究

2.1 引言

2.2 纳米晶样品的制备与表征

2.3 实验条件对纳米晶的晶相结构及荧光特性的影响

2.4 Y6O5F8:Yb3+/Er3+纳米晶的离子掺杂浓度优化及其荧光特性研究

2.5 本章小结

第3章 Y6O5F8:Yb3+/Er3+纳米晶的温度特性研究

3.1 引言

3.2 Yb3+离子掺杂浓度对Er3+离子上转换发光的影响

3.3 基于荧光峰值比的测温特性研究

3.4 基于荧光寿命的测温特性研究

3.5 本章小结

第4章Y6O5F8: Yb3+/Tm3+/Er3+纳米晶的白色上转换荧光特性研究

4.1 引言

4.2 Y6O5F8:Yb3+/Tm3+纳米晶离子掺杂浓度优化及荧光特性研究

4.3 Y6O5F8:Yb3+/Tm3+/Er3+纳米晶的白色上转换荧光

4.4 Y6O5F8:Yb3+/Tm3+/Er3+纳米晶的白色上转换发光机理

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

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致谢