鐿激活的紅外下轉(zhuǎn)換材料和鉍銪共摻氧化釓的制備及發(fā)光性質(zhì)表征.pdf

1、本論文的研究?jī)?nèi)容主要包含兩個(gè)部分，第一部分是關(guān)于紅外下轉(zhuǎn)換材料的研究，主要的研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果在第2章到第4章中進(jìn)行論述。第二部分是關(guān)于LED熒光粉材料的研究，主要的研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果在第5章中進(jìn)行論述。
　　 論文的第1章為緒論部分，論述了本文研究?jī)?nèi)容的背景以及一些基本知識(shí)。首先給出了稀土發(fā)光材料研究的一些熱點(diǎn)，然后討論了光致發(fā)光的基本原理和稀土離子發(fā)光原理，最后簡(jiǎn)單介紹了量子剪裁現(xiàn)象和溶膠-凝膠制備方法。
　　 在關(guān)

2、于紅外下轉(zhuǎn)換材料的研究部分中，首先在第2章介紹了紅外下轉(zhuǎn)換材料的研究背景和研究現(xiàn)狀。然后在第3章和第4章中詳細(xì)討論了Y2O3∶Bi3+，Yb3+、Y2O3Eu3+，Yb3+和YVO4∶Yb3+的制備、表征和發(fā)光性質(zhì)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1.利用溶膠凝膠法制備了Bi3+和Yb3+共摻的Y2O3粉末。在紫外光的激發(fā)下觀測(cè)到了980nm左右來(lái)自Yb3+的強(qiáng)烈近紅外發(fā)射。監(jiān)測(cè)Yb3+的發(fā)射，在320nm到380nm波段出現(xiàn)了

3、一個(gè)寬帶激發(fā)峰，該激發(fā)峰源于Bi3+的6s2→6s6p躍遷的吸收，這表明樣品中存在從Bi3+到Y(jié)b3+的能量傳遞。研究了Bi3+和Yb3+的發(fā)光強(qiáng)度與Yb3+摻雜濃度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在高摻雜濃度下Yb3+發(fā)光具有濃度猝滅現(xiàn)象。為了研究從Bi3+到Y(jié)b3+的能量傳遞過(guò)程，在355nm脈沖激光器的激發(fā)下，測(cè)量了Bi3+的熒光衰減曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Bi3+可以通過(guò)共合作能量傳遞過(guò)程有效的將能量傳遞給臨近的一對(duì)Yb3+離子。該材料可以將硅太陽(yáng)能電池

4、不能有效利用的紫外光子轉(zhuǎn)換為兩個(gè)位于硅太陽(yáng)能電池響應(yīng)峰值附近的980nm近紅外光子，因此在提高硅太陽(yáng)能電池效率方面具有巨大的應(yīng)用前景。
　　 2.利用溶膠凝膠法制備了不同摻雜濃度的Eu3+和Yb3+共摻的Y2O3粉末。980nm紅外半導(dǎo)體激光激發(fā)下，在共摻樣品中觀察到了Eu3+(5D0-7FJ(J=0，1，2))的紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光。測(cè)量了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的強(qiáng)度與摻雜濃度和激發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系，認(rèn)為兩光子過(guò)程的共合作能量傳遞是上轉(zhuǎn)換發(fā)光的主要

5、機(jī)理。激發(fā)Eu3+時(shí)觀察到了來(lái)自Yb3+(2F5/2-2F7/2)的發(fā)光，其發(fā)射波長(zhǎng)位于1μm附近。為了研究從Eu3+到Y(jié)b3+的能量傳遞過(guò)程，在266nm脈沖激光器的激發(fā)下，測(cè)量了Eu3+的5DJ(J=0，2)能級(jí)的熒光衰減曲線。結(jié)果表明共合作能量傳遞和交叉弛豫過(guò)程都對(duì)從Eu3+到Y(jié)b3+的能量傳遞有貢獻(xiàn)。
　　 3.利用高溫固相法制備了YVO4∶Yb3+粉末。在紫外光的激發(fā)下，觀察到了Yb3+的強(qiáng)烈近紅外發(fā)射，其發(fā)射波長(zhǎng)在9

6、80nm左右，對(duì)應(yīng)于Yb3+的2F5/2→2F7/2躍遷。監(jiān)測(cè)Yb3+的發(fā)射，觀察到了一個(gè)從250nm到350nm的寬帶激發(fā)峰，該激發(fā)峰源自于基質(zhì)的吸收，這表明樣品中存在從基質(zhì)到Y(jié)b3+的能量傳遞過(guò)程。研究了基質(zhì)和Yb3+的發(fā)光強(qiáng)度與Yb3+摻雜濃度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在高摻雜濃度下Yb3+發(fā)光具有濃度猝滅現(xiàn)象。為了研究從基質(zhì)到Y(jié)b3+的能量傳遞過(guò)程，在266nm脈沖激光器的激發(fā)下，測(cè)量了基質(zhì)發(fā)光的熒光衰減曲線。結(jié)果表明，在摻入Yb3+之后，基

7、質(zhì)的熒光衰減加快，這更進(jìn)一步說(shuō)明了存在從基質(zhì)到Y(jié)b3+的能量傳遞過(guò)程。研究認(rèn)為共合作能量傳遞過(guò)程是其中可能的能量傳遞過(guò)程。YVO4∶Yb3+可以通過(guò)共合作能量傳遞過(guò)程將一個(gè)紫外光子轉(zhuǎn)換為兩個(gè)近紅外光子，這對(duì)于提高磚太陽(yáng)能電池的效率非常有利。在Yb3+摻雜濃度為16％時(shí)，估算得到材料的量子轉(zhuǎn)換效率為185.7％。然而這一估算的量子效率比實(shí)際值偏大，這是由于存在以下三個(gè)方面的因素：(1)Yb3+發(fā)光的濃度猝滅；(2)存在從基質(zhì)到的電荷遷移態(tài)

8、的直接能量傳遞；(3)存在從基質(zhì)到猝滅中心的直接能量傳遞。
　　 在關(guān)于LED熒光粉的研究部分中，首先對(duì)白光LED和LED熒光粉進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。然后詳細(xì)討論了Gd2O3∶Bi3+，Eu3+的制備、表征和發(fā)光性質(zhì)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　 用溶膠凝膠法制備了Gd2O3∶Bi3+，Eu3+粉末。研究了該材料在紫外光激發(fā)下的發(fā)光性質(zhì)。Bi3+的摻入使得Eu3+的激發(fā)帶變寬，在320-380nm之間出現(xiàn)了一個(gè)寬激發(fā)帶，這

9、一激發(fā)帶來(lái)源于Bi3+的6s2→6s6p躍遷的吸收，這說(shuō)明材料中存在從Bi3+到Eu3+的能量傳遞。摻入Bi3+后，在325nm和355nm光的激發(fā)下樣品中Eu3+的發(fā)光強(qiáng)度大大增加。這是由于Bi3+的發(fā)射和Eu3+的吸收之間的能量交疊很大，使得從Bi3+到Eu3+的共振能量傳遞非常有效。共摻樣品中Eu3+的發(fā)光強(qiáng)度可以達(dá)到單摻樣品中的十倍，因此該材料是一種潛在的白光LED用紅色熒光粉材料。然而，在266nm紫外光的激發(fā)下，共摻樣品中E