鉺鐿共摻Y(jié)2Ti2O7納米晶與薄膜的發(fā)光性質(zhì)及泵浦飽和效應(yīng).pdf

1、稀土摻雜的納米晶和薄膜發(fā)光材料在LED、生物熒光標(biāo)簽、光波導(dǎo)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文以Er3+/Yb3+共摻Y(jié)2Ti2O7的納米晶和薄膜材料為基礎(chǔ)，主要研究了稀土離子的光譜項(xiàng)與能級(jí)，Er3+/Yb3+共摻Y(jié)2Ti2O7的納米晶和薄膜材料的制備方法，結(jié)構(gòu)相變，能量傳遞機(jī)制，發(fā)光性質(zhì)，及其泵浦飽和效應(yīng)。
　　 本文介紹了稀土元素的殼層結(jié)構(gòu)，電子組態(tài)，以Tm3+和Er3+為例，利用斯萊特法則詳細(xì)推導(dǎo)了4f電子組態(tài)的光譜項(xiàng)與能級(jí)。

2、
　　 用溶膠凝膠法制備了在不同退火溫度下的晶態(tài)和非晶態(tài)的樣品。XRD和TEM測(cè)試發(fā)現(xiàn)，隨著退火溫度的升高，Y2Ti2O7發(fā)生了從非晶態(tài)到晶態(tài)的相變，相變溫度約在750℃。基于上轉(zhuǎn)換，近紅外熒光發(fā)射譜和激發(fā)譜，我們?cè)敿?xì)分析了Er3+/Yb3+共摻Y(jié)2Ti2O7的發(fā)光機(jī)理，以及退火溫度，結(jié)構(gòu)對(duì)其發(fā)光光譜的影響。上轉(zhuǎn)換紅光發(fā)射強(qiáng)于綠光發(fā)射，這是由于Er3+→Yb3+的能量反向傳遞(EBT)引起的。晶態(tài)樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射強(qiáng)于非晶態(tài)樣品，

3、并帶有一定的光譜劈裂。近紅外發(fā)射峰位于1528nm，隨著退火溫度的增加，近紅外發(fā)射的強(qiáng)度先增加，后下降并出現(xiàn)嚴(yán)重的光譜劈裂，我們分析了造成這種現(xiàn)象的原因。我們還研究了納米銀顆粒對(duì)Er3+/Yb3+共摻Y(jié)2Ti2O7薄膜發(fā)光的增強(qiáng)現(xiàn)象。利用金屬納米顆粒的表面等離子體共振(SPR)效應(yīng)，可以提高Er3+/Yb3+共摻Y(jié)2Ti2O7的發(fā)光效率。
　　 通過(guò)測(cè)試上轉(zhuǎn)換和近紅外發(fā)光強(qiáng)度隨泵浦功率的變化，我們發(fā)現(xiàn)了泵浦飽和效應(yīng)：上轉(zhuǎn)換紅光和

4、綠光強(qiáng)度對(duì)泵浦功率的雙對(duì)數(shù)圖像的擬合直線的斜率分別為0.9和0.99，對(duì)于雙光子效應(yīng)引起的上轉(zhuǎn)換紅光和綠光來(lái)說(shuō)，這個(gè)斜率本該接近于2：近紅外發(fā)光強(qiáng)度隨著泵浦功率的增加反而出現(xiàn)了下降。對(duì)于這兩個(gè)反常的現(xiàn)象，我們從速率方程出發(fā)，基于各種發(fā)光機(jī)制(激發(fā)態(tài)吸收-ESA，能量轉(zhuǎn)移-ET，能量反向傳遞-EBT，無(wú)輻射多聲子弛豫，輻射衰減)，詳細(xì)推導(dǎo)了Er3+/Yb3+共摻模型下的Er3+的各發(fā)光能級(jí)的粒子數(shù)布居N對(duì)泵浦功率P的依賴(lài)關(guān)系，理論結(jié)果與我