收藏本站
收藏 | 论文排版

Cr~(3+)掺杂β-NaYF_4:Yb/Er上转换薄膜的制备及其摩擦学性能研究

王传英  
【摘要】:β-NaYF_4:Yb/Er晶体具有声子能量低、带隙宽、电子云扩张效应小等特点,受到研究者的广泛关注。与β-NaYF_4:Yb/Er粉末材料相比,β-NaYF_4:Yb/Er上转换薄膜具有均匀性好、耐高温、导热性优良等特点,在太阳能电池领域极具潜在的应用价值。但是,将β-NaYF_4:Yb/Er上转换薄膜应用于太阳能电池,需解决两大关键问题:(1)β-NaYF_4:Yb/Er晶体的荧光强度较低,成为其攻克太阳能电池光电转换效率低的难题的瓶颈问题,迫切需要增强β-NaYF_4:Yb/Er晶体的荧光强度;(2)现有方法制备的β-NaYF_4:Yb/Er上转换薄膜与基体的界面结合强度弱,使用过程中易脱落失效,降低上转换薄膜的使用寿命,亟待提高β-NaYF_4:Yb/Er上转换薄膜与基体的界面结合强度。本论文采用Cr~(3+)掺杂增强β-NaYF_4:Yb/Er晶体的上转换荧光强度,探究Cr~(3+)掺杂对其晶体结构以及发光离子能级寿命的影响规律;采用自组装技术在硅基体表面制备β-NaYF_4:Yb/Er上转换薄膜,提高薄膜与基体的界面结合强度,取得了原创性的研究成果。1.采用水热法合成β-NaYF_4:Yb/Er晶体,研究合成反应过程中温度、时间、氟化钠含量等对晶体结构和形貌的影响规律,确定了水热法合成β-NaYF_4:Yb/Er晶体的最佳工艺方法。研究晶体在不同生长阶段的结构和形貌特征,揭示了β-NaYF_4:Yb/Er晶体的生长机理。通过提高溶液p H值及硝酸钠(Na NO3)浓度控制β-NaYF_4:Yb/Er晶体的尺寸,增强其红色荧光强度,使其发光颜色由绿色向橙黄色转变。2.通过掺杂Cr~(3+)有效增强了β-NaYF_4:Yb/Er晶体的荧光强度。掺杂Cr~(3+)能够改变β-NaYF_4:Yb/Er晶体的晶格场内部环境,破坏其晶格的对称性,使原本不发光的Er~(3+)和Yb~(3+)变为发光离子,同时能够提高晶体中Er~(3+)的中间态能级的荧光寿命,从而增强晶体的荧光强度。研究了Cr~(3+)浓度对晶体上转换荧光性能的影响规律,确定了增强β-NaYF_4:Yb/Er晶体荧光强度的Cr~(3+)最佳掺杂浓度。3.采用自组装技术在硅基表面成功制备了β-NaYF_4:Yb/Er上转换薄膜,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶转换红外光谱仪(FTIR)等分析手段,表征薄膜的表面形貌及表面元素的化学状态,探讨上转换复合薄膜与基体界面的作用机制,阐明了薄膜的成膜机理。4.采用摩擦磨损试验机测试了β-NaYF_4:Yb/Er上转换薄膜的宏观摩擦学性能,探讨了薄膜组装时间、摩擦速度和载荷等对薄膜摩擦学性能的影响规律。采用自组装技术制备的上转换薄膜与硅基体间为化学键结合,界面结合强度高,相同摩擦试验条件下的磨损寿命为物理沉积法制备的薄膜的5倍。本论文解决了β-NaYF_4:Yb/Er晶体上转换发光效率低及其薄膜与基体界面结合强度弱的难题,为上转换材料的荧光增强提供了一条新途径,发展了上转换薄膜制备技术;为上转换薄膜在太阳能电池等领域的应用提供了理论基础及技术支撑。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 陈奇丹;杨生;;上转换材料的制备及发展[J];广东化工;2012年08期
2 祝威;张晓丹;金鑫;刘永娟;王东丰;赵颖;;NaYF_4:Er/Yb上转换材料的优化制备及其特性研究[J];光电子.激光;2010年09期
3 周永红;田玉鹏;吴杰颖;;有机上转换激光材料研究进展[J];化工时刊;2006年04期
4 张瑞萍,陈晓波,康洞国;双频上转换三维立体显示实时动态模拟[J];北京师范大学学报(自然科学版);2004年01期
5 李辉;桂征宇;梁永;俞樟森;吴爱国;;单分散上转换纳米荧光微粒的荧光寿命测量[J];光学精密工程;2017年02期
6 吴悦;胡继辉;梅青松;李炳南;;一种基于角锥棱镜的上转换荧光检测系统[J];集成技术;2016年05期
7 钟诚;毕剑;赖欣;高道江;;上转换白光材料的研究进展[J];现代化工;2015年06期
8 周书华;Marco Bettinelli;Luís Carlos;Xiaogang Liu;;镧系元素掺杂的上转换纳米颗粒[J];物理;2015年09期
9 石连升;温猛;钱艳楠;王锐;郝铭;;Yb:Er:Tm:LiTaO_3的上转换发白光性能研究[J];中国稀土学报;2011年01期
10 单秉锐,邹玉林,刘燕行,臧竞存;上转换激光晶体研究进展[J];人工晶体学报;2004年05期
11 程干超;上转换激光器研究进展[J];光电子技术与信息;1994年05期
12 钟诚;;稀土上转换纳米荧光探针的制备与应用[J];四川化工;2017年01期
13 陈俊;王青松;;基于OLED显示单元的红外上转换器件研究进展[J];中国光学;2015年01期
14 周亚训;戴世勋;周灵;徐铁峰;聂秋华;黄尚廉;;掺铒碲酸盐玻璃中的协作上转换能量转移[J];物理学报;2009年02期
15 徐东勇,臧竞存;上转换激光和上转换发光材料的研究进展[J];人工晶体学报;2001年02期
16 余意;吴笑峰;;上转换荧光纳米探针的制备及其在染料检测上的应用[J];科技视界;2016年11期
17 蔡志彬;刘立芬;孔成;朱耀信;;新型蓝色上转换荧光分子的合成、表征与双光子吸收性能[J];物理化学学报;2014年01期
18 刘名扬;王秀庭;;上转换荧光强度与激光功率的关系[J];装甲兵工程学院学报;2011年03期
19 王金国,张治国,徐积仁,傅盘铭,闫秀丽,吴星,姜彦岛;掺铒矾酸钇晶体上转换荧光研究[J];物理学报;1998年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩庆鑫;刘伟生;;血清中的抗坏血酸上转换纳米探针[A];第十四届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2016年
2 严冬;杨正文;竺侃;;A1_2Y_4O_9:Yb,Er反蛋白石中的上转换发射和颜色调谐[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
3 高伟;李娇;高当丽;田宇;崔敏;孙瑜;阎晓庆;郑海荣;;颗粒形貌对六方相NaYbF_4:Pr~(3+)纳米晶体上转换荧光的影响[A];第七届全国稀土发光材料学术研讨会会议论文摘要集[C];2011年
4 刘明丽;李继山;杨荣华;;核壳型上转换荧光纳米探针用于一氧化氮的检测及成像研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第04分会:纳米生物传感新方法[C];2014年
5 李建地;李兴妍;白玉臻;李晶瑞;时国庆;弓爱君;;稀土上转换材料的基质选择及应用研究[A];第十七届全国稀土分析化学学术研讨会论文集[C];2019年
6 袁荃;;核酸适配体功能化稀土上转换纳米材料[A];第十三届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2014年
7 臧竞存;邹玉林;刘燕行;单秉瑞;;上转换激光晶体研究进展[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
8 谷战军;田甘;赵玉亮;;荧光上转换纳米材料的光谱调控及其在生物医学中的应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第35分会:纳米生物医学中的化学问题[C];2014年
9 李乐乐;;上转换纳米晶的表面生物功能化及纳米探针构建[A];中国稀土学会2017学术年会摘要集[C];2017年
10 李娇;高伟;高当丽;田宇;郑海荣;;四方相LiYF4:Yb/Er晶体颗粒的合成及上转换荧光研究[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 亢宁;稀土掺杂上转换纳米颗粒的发光性能调控及其应用于多模式生物成像的研究[D];厦门大学;2017年
2 张俐;近红外纳米平台的生物医学应用基础研究[D];吉林大学;2019年
3 王传英;Cr~(3+)掺杂β-NaYF_4:Yb/Er上转换薄膜的制备及其摩擦学性能研究[D];上海交通大学;2016年
4 李贞;基于夹层结构上转换纳米颗粒的荧光共振能量转移探针的设计及应用[D];武汉大学;2016年
5 索浩;基于FIR技术的稀土掺杂上转换测温材料特性研究[D];西北大学;2019年
6 王冉;稀土上转换纳米晶中的红外激光诱导热效应及传感特性研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
7 赵小奇;稀土掺杂氧化物上转换微/纳米晶的可控合成及光谱调控[D];西北大学;2018年
8 吴园;基于核酸适体的多功能上转换纳米探针的研究[D];湖南大学;2018年
9 韩仁璐;稀土上转换/介孔硅纳米材料制备及抗肿瘤应用研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
10 丁玉洁;上转换纳米材料的制备、组装及荧光传感[D];南京大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨雪峰;基于液晶发光材料的偏振性能和上转换圆偏振发光性能研究[D];湘潭大学;2019年
2 李振亚;稀土离子掺杂的白光LED用硅酸盐荧光粉及NaGdTiO_4上转换荧光粉的性能研究[D];浙江师范大学;2019年
3 徐丽丽;稀土上转换纳米材料用于疏水性药物姜黄素的担载和递送的研究[D];浙江师范大学;2019年
4 张宇奇;注射法可控合成夹心结构NaYF_4@NaYF_4:Yb/Tm@NaYF_4上转换纳米晶及生物成像应用[D];哈尔滨工业大学;2019年
5 王明;Li掺杂的C12A7/Yb/Tm和C12A7/Yb/Mn多晶的上转换性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
6 孙志洋;稀土掺杂钼酸钙的上转换荧光与温度传感特性研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
7 林进雄;用于保护磷光化合物材料的光化学除氧介质[D];哈尔滨工业大学;2018年
8 Amina Azimbay;Nd敏化NaYF_4:Yb/Nd@NaLuF_4:Yb/Er@NaYF_4:Nd@SiO_2多层核壳纳米粒子的合成及荧光性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
9 谢胜杰;核壳结构稀土掺杂上转换纳米颗粒的制备及其性能研究[D];广东工业大学;2019年
10 钟嘉敏;三重态湮灭上转换发光材料基质的研究[D];广东工业大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 刘刚;稀土上转换纳米智能探针研究取得新进展[N];中国有色金属报;2016年
2 通讯员 张华 记者 冯国梧;近红外光让药物“制导”更快更准[N];科技日报;2016年
3 才语;转换观念 找准方法 开创转型发展新局面[N];淮南日报;2014年
4 郑原驰 记者 李林岩;我省8项成果喜获国家科学技术奖[N];吉林日报;2012年
5 魏晓东 中央社会主义学院教授;培育新“两农”进入中产阶层[N];中国经济时报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978