NaYF_4:Yb~(3+)，Ho~(3+)/PbF_2:Er~(3+)上转换材料的制备及发光特性的研究

【摘要】：随着全球环境污染和资源短缺问题日益严峻,发展和使用新型能源显得尤为紧迫。太阳能发电技术因为具有清洁无污染等优势得到了关注和发展,上转换太阳电池可以拓宽吸收光谱被称作第三代太阳电池,有望提高传统电池的转换效率。 上转换材料能够改变光子的能量和频率,是上转换太阳电池核心组成部分。本论文以制备用于太阳电池上转换材料为目的,采用水热法合成NaYF4: Yb3+,Ho3+和PbF2:Er3+发光材料,具体的工作如下： 1、以四氟化钇钠为基质,乙二胺四乙酸二钠为表面络合剂,水热合成了NaYF4:Yb3+,Ho3+的上转换发光材料,通过对材料的表征表明NaYF4:Yb3+,Ho3+为径向长度约为4-5μm的棱柱状颗粒,轴向长度不定的微米级颗粒,晶体为六角相结构。采用980nm激光作为激发光源,通过对其上转换发射光谱的测试,发现样品在540nm、644nm、749nm处出现发射峰,并且分析了上转换机制。实验具体分析了掺杂浓度、颗粒尺寸、反应温度等因素对材料上转换光谱的影响；实验还利用增强上转换荧光的方法,制备出了AgNaYF4:Yb3+,Ho3+发光材料,其发光强度远强于NaYF4:Yb3+,Ho3+。 2、以氟化铅为基质,采用水热法制备出了PbF2基质和单掺铒(Er3+)的PbF2：Er3+上转换发光材料,通过测试表征发现晶体颗粒为表面存在孔洞的球状颗粒,大小从未掺杂到掺杂由微米级变为纳米级,晶体结构由正交相变为立方相,使用1560nm激光作为激发光源,通过对样品上转换发射光谱的测试,可观察到540nm、660nm、810nm、980nm处有发射峰。实验讨论了稀土掺杂浓度、退火温度对材料发光性能的影响。