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《中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)》 2005年
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稀土掺杂一维纳米发光材料的合成和发光性质

于立新  
【摘要】:稀土掺杂一维纳米发光材料成为目前纳米材料发光性质研究的前沿和热点。本论文采用水热法合成了LaPO_4:Eu~(3+)、LaPO_4:Ce~(3+)/Tb~(3+)及La_2O_3:Eu~(3+)一维纳米线,系统研究了空间维度和表面效应对稀土离子周围的局域环境和电子跃迁过程的影响:对比研究了纳米体系和体材料中稀土离子间能量传递的规律。主要成果如下: (1) 发现纳米线空间维度影响稀土离子的局域对称性。在LaPO_4:Eu~(3+)纳米颗粒和相应的微米颗粒中,Eu~(3+)离子仅占据一个格位A,而在纳米线中,Eu~(3+)离子除占据相同的格位A外,还占据一个新的格位B,并且由随着纳米线长径比提高,占据B格位的Eu~(3+)的相对强度线性提高。 (2) 首次观察到在LaPO_4:Eu~(3-)纳米线中具有相同格位的Eu~(3+)的~5D_1-Σ~7F_J和~5D_0-Σ~7F_J跃迁的辐射速率和发光内量子效率比纳米颗粒和相应的体材料提高这一重要现象,说明一维纳米线结构是提高稀土离子发光效率的有效途径之一。在LaPO_4:Ce~(3-)和LaPO_4:Tb~(3-)和La_2O_3:Eu~(3+)纳米线中,Ce~(3-)、Tb~(3+)和Eu~(3+)的电子辐射跃迁速率与体材料比较没有提高,可见电子辐射跃迁速率的提高不但与纳米晶的维度有关,也与稀土离子和基质等因素有关 (3) 在La_2O_3:Eu~(3+)纳米线中观察到随着尺寸减小,激子吸收带由于量子限域效应发生显著蓝移,并且与电荷迁移带的激发强度比随尺寸减小而降低。这被归因于激子跃迁与表面缺陷间更大程度的能量传递。 (4) 首次发现在Ce~(3+),Tb~(3+)共激活的LaPO_4一维纳米线中由于界面等效应的存在,不论是Ce~(3+)-Tb~(3+)间的能量传递,还是Ce~(3+)-,Tb~(3+)-缺陷态间的能量传递,其传递速率和效率都比体材料降低。共同作用的结果,Ce~(3+),Tb~(3+)发光的猝灭浓度比体材料提高,共激活下Tb~(3+)的发光亮度也比相应体材料显著提高。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB34

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