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稀土离子Ho~(3+)掺杂氧化物上转换光致发光的研究

贾玉涛  
【摘要】: 由于稀土上转换发光材料在生物荧光探针,光通讯,光存储,色彩显示和绿色照明等方面具有广泛的应用前景,所以受到了人们的重视和广泛研究。而稀土Ho3+离子有其丰富的能级结构,并且容易通过其他的离子的敏化作用而实现高能级的粒子数布居,因此掺Ho3+离子的纳米材料和玻璃近来也是上转换材料的研究热点之一。 本论文主要研究了Ho3+/Yb3+离子共掺杂纳米材料和玻璃的制备和室温下的上转换发光现象,发现样品在掺入Li+离子之后,荧光强度得到了极大的增强。并对Li+离子的增强机制做了一定的研究。本论文的主要工作和结果如下: 利用溶胶凝胶法制备了不同Yb3+掺杂浓度的Ho3+/Yb3+共掺杂Y2O3纳米晶材料,以及不同Li+掺杂浓度的Li+/ Ho3+/Yb3+共掺杂Y2O3纳米晶材料。在976nm激光激发下,观测Ho3+的上转换发光现象。观测到了两条很强的可见光发射,分别是位于(520-579nm)的绿光波段和位于(635-674nm)的红光波,还有一条较弱的位于(743-775nm)的近红外发光。在样品引入Li+离子之后,发现上转换荧光强度有极大增强,由此提出Li+离子是一种很好的稀土荧光增强剂。并且发现红绿光积分比随着Li+离子浓度的增加而急剧下降。可见Li+离子可以有效减少Ho3+能级间的多声子弛豫几率,增加在5F4/5S2能级间的粒子数布居,有利于增强绿光光强。另外通过对光谱和功率曲线的分析发现,由于Li+离子的掺入,样品在高功率激发时出现了三光子的光子雪崩现象,这是在Ho3+离子上转换发光中首次发现。 利用x射线精细吸收谱研究Li+/ Ho3+/ Yb3+共掺杂Y2O3纳米晶材料中Li+对Ho3+离子局域结构的影响,发现Li+掺入后,Ho3+离子所处的局域场发生了变化。另外测量了傅里叶红外光谱,发现Li+掺入后基质的最大声子能量并没有发生变化。 采用固相反应方法制备了一系列不同Li+浓度的Ho3+/ Yb3+共掺碲酸盐玻璃。在976nm激光激发下测量其上转换光谱,并测量了样品的吸收光谱。利用Judd-Oflet理论计算了Ho3+在Ho3+/ Yb3+共掺碲酸盐玻璃中的的J-O强度参数?λ。可以发现, Li+的掺入可以改变稀土离子所处的局域晶场的对称性。


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