稀土离子掺杂NaYF4多谱线上转换发光性质的研究及机理分析

论文摘要

红外上转换发光材料因其在红外激发源的激发下可以发射出可见光,从而产生视觉效应,进而引起了防伪工作者的关注。众所周知,红色、绿色和蓝色一起被人们称为三基色,大多数的其他颜色则可以由红、绿、蓝三色按照不同的比例混合产生的。正是基于此,我们开展了红绿蓝多谱线上转换发光的研究。同时为了弥补上转换防伪技术存在激发波长单一的不足,我们开始尝试寻找新的激发波段以加大上转换防伪力度并增强其保密性。本文主要开展了如下工作:1.采用高温固相法合成了Yb3+/Er3+共掺杂的六角相NaYF4样品。研究了Yb3+/Er3+双掺NaYF4样品在980nm激光激发下的上转换发光性质。我们研究了红绿上转换发光强度随Yb3+离子掺杂浓度的变化规律并对其进行了解释。同时在980nm激发下实现了强红光的输出。有意思的是,我们发现随着改变Yb3+离子浓度或者改变激发功率都可以起到调节颜色的作用。2.采用高温固相法合成了Yb3+/Tm3+共掺杂的六角相NaYF4样品。本章主要研究了Yb3+/Tm3+双掺NaYF4样品在980nm激光激发下的上转换发光性质,实现了强蓝光及其他波段光的发射。同时还研究Tm3+上转换发光强度随Tm3+离子浓度的变化情况。最后我们探讨了Er3+离子的引入对Tm3+的上转换发光强度的影响,我们发现Tm3+的上转换发光强度得到了较大的提高,其中蓝光（455nm）的强度提高了大约8.3倍。这主要是因为Er3+可以对Tm3+进行有效的能量传递。3.采用高温固相法成功合成了Er3+单掺及Yb3+/Er3+共掺杂NaYF4样品。在808nm激光激发下肉眼观察到了绿光的发射,并得到了丰富的发射波段。研究了Er3+浓度的变化对上转换发光性质的影响,并对其进行了机理分析。同时我们还探讨了Yb3+离子的引入对上转换发光性质的影响,发现当Er3+离子的浓度不同时,红绿光随Yb3+离子浓度变化的规律并不相同。我们引入了能量传递（ET）与反向能量传递（BET）的竞争机制来解释这种现象。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 上转换发光的研究历程
• 1.2 上转换发光材料的应用
• 1.3 上转换发光基质材料
• 1.4 上转换材料的制备方法
• 1.5 上转换发光机理
• 1.6 上转换发光效率
• 1.7 本论文的主要研究内容
• 3+掺杂下NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺的上转换特性与机制'>第2章 高Yb³⁺掺杂下NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺的上转换特性与机制
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验试剂与设备
• 2.2.2 材料的制备
• 3+对NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺的上转换性质的影响及机理分析'>2.3 Yb³⁺对NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺的上转换性质的影响及机理分析
• 2.3.1 XRD 分析
• 2.3.2 光谱测试与分析
• 2.3.3 上转换机制分析
• 3+离子浓度对发光强度的影响及机理分析'>2.3.4 Yb³⁺离子浓度对发光强度的影响及机理分析
• 4:Yb³⁺/Er³⁺上转换性质的影响'>2.4 激发功率对NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺上转换性质的影响
• 2.5 小结
• 4:Yb³⁺/Tm³⁺(Er³⁺)蓝色上转换性质的研究'>第3章 NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺(Er³⁺)蓝色上转换性质的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 实验试剂与设备
• 3.2.2 材料的制备
• 4:Yb³⁺/Tm³⁺的上转换性质的研究及机理分析'>3.3 NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺的上转换性质的研究及机理分析
• 3.3.1 光谱测试与分析
• 3.3.2 上转换机制分析
• 3+离子浓度对发光强度的影响及机理分析'>3.3.3 Tm³⁺离子浓度对发光强度的影响及机理分析
• 3+对NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺上转换性质的影响'>3.4 Er³⁺对NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺上转换性质的影响
• 3.4.1 光谱测试与分析
• 3+对NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺发光强度的影响及机理分析'>3.4.2 Er³⁺对NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺发光强度的影响及机理分析
• 3.5 小结
• 3+离子对NaYF₄:Er³⁺上转换性质的影响'>第4章 808nm激发下Yb³⁺离子对NaYF₄:Er³⁺上转换性质的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验试剂与设备
• 4.2.2 材料的制备
• 3+单掺杂NaYF₄ 的上转换发光特性'>4.3 Er³⁺单掺杂NaYF₄的上转换发光特性
• 4.3.1 XRD 分析
• 4.3.2 光谱测试与分析
• 4.3.3 上转换机制分析
• 3+离子浓度对发光强度的影响及机理分析'>4.3.4 Er³⁺离子浓度对发光强度的影响及机理分析
• 3+的引入对发光强度的影响及机理分析'>4.4 Yb³⁺的引入对发光强度的影响及机理分析
• 4.5 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文与研究成果