稀土掺杂Na3ScF6微米晶的制备及光谱性能

论文摘要

稀土上转换荧光材料因其独特和优异的光学性能,在高清晰度显示、集成光学系统、固体激光器等诸多领域有着重要的应用前景。因而控制合成新型的稀土上转换荧光材料变得十分有意义。稀土掺杂Na3ScF6材料具有优异的光学性能。然而,自1966年Thoma和Karraker报道合成Na3ScF6单晶以来,至今为止,还没有控制合成Na3ScF6微米晶的研究报道。本文采用水热法为基础控制合成出稀土掺杂Na3ScF6微米晶材料,并研究其在微米尺度上生长和形貌演变的因素。采用水热法,探讨了单斜相Na3ScF6微米晶的制备工艺,研究了pH值,水热反应时间,水热反应温度以及两种络合剂乙二胺四乙酸（EDTA）和水杨酸对单斜相Na3ScF6微米晶尺寸和形貌以及上转换光发射性能的影响,进而确定了最佳的合成路线。结果表明,随着水热反应时间的延长和水热反应温度的增加,Yb3+/Er3+共掺Na3ScF6上转换微米晶的结晶化程度越来越好。与EDTA相比,以水杨酸为络合剂合成Na3ScF6会使颗粒尺寸增大。实验结果也表明在同等的合成条件下颗粒尺寸和结晶程度是影响上转换光发射性能的主要因素,延长水热反应时间和增加水热反应温度,Yb3+/Er3+共掺Na3ScF6上转换微米晶的上转换发光强度逐渐增加。以EDTA为络合剂制备了稀土离子单掺Er3+、共掺Yb3+/Er3+、Yb3+/Ho3+、Yb3+/Tm3+体系及三掺Nd3+/Yb3+/Er3+的Na3ScF6上转换微米晶。研究了980nm连续激光器激发下这些样品的上转换光发射性能,分析并提出了不同稀土离子对的发光机制,其主要涉及基态吸收、激发态吸收以及稀土离子对之间能量传递上转换过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 稀土掺杂上转换纳米材料简介
• 1.2.1 上转换发光材料的激活剂离子
• 1.2.2 上转换发光材料的基质
• 1.3 上转换发光机理
• 1.4 稀土掺杂上转换纳米晶发光材料的主要进展
• 1.4.1 常用稀土掺杂纳米晶发光材料的制备方法
• 1.4.2 稀土掺杂纳米晶上转换发光材料的尺寸控制研究
• 1.4.3 水热合成溶剂的研究
• 1.4.4 稀土掺杂纳米晶上转换发光的研究
• 1.4.5 稀土纳米晶上转换发光材料的表面修饰
• 1.5 稀土掺杂上转换材料的应用
• 1.6 课题研究的主要内容
• 3ScF₆ 微米晶的制备方法及表征手段'>第二章 Na₃ScF₆微米晶的制备方法及表征手段
• 2.1 实验药品与仪器
• 2.2 主要检测仪器和测试条件
• 2.2.1 粉末X 射线衍射分析（XRD）
• 2.2.2 场发射扫描电镜分析（FESEM）
• 2.2.3 上转换稳态发射谱
• 2.3 合成方案
• 3ScF₆微米晶的控制合成及光学性能研究'>第三章 Na₃ScF₆微米晶的控制合成及光学性能研究
• 3.1 本章引论
• 3ScF₆微米晶的合成方案'>3.2 单斜相Na₃ScF₆微米晶的合成方案
• 3ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶'>3.3 EDTA 络合合成Na₃ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶
• 3.3.1 XRD 结构分析
• 3.3.2 FESEM 结果分析
• 3.3.3 HF 用量的影响
• 3ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶形貌的影响'>3.3.4 水热反应时间对Na₃ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶形貌的影响
• 3ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶上转换荧光光谱'>3.3.5 不同水热反应时间下Na₃ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶上转换荧光光谱
• 3ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶形貌的影响'>3.3.6 水热反应温度对Na₃ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶形貌的影响
• 3ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺上转换荧光光谱'>3.3.7 不同水热反应温度条件下Na₃ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺上转换荧光光谱
• 3ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶'>3.4 水杨酸络合合成Na₃ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶
• 3.4.1 XRD 结构分析
• 3.4.2 FESEM 结果分析
• 3.4.3 EDS 结果分析
• 3.5 不同络合剂络合反应结果比较
• 3ScF₆ 微米晶形貌的影响'>3.5.1 不同络合剂对Na₃ScF₆微米晶形貌的影响
• 3.5.2 不同络合剂对成核及粒子生长的影响
• 3.6 本章小结
• 3ScF₆微米晶光学性能研究'>第四章 稀土离子掺杂的Na₃ScF₆微米晶光学性能研究
• 4.1 本章引论
• 3ScF₆ 微米晶的XRD 分析'>4.2 稀土离子掺杂Na₃ScF₆ 微米晶的XRD 分析
• 4.3 多声子弛豫过程的分析
• 3ScF₆: Er³⁺微米晶的荧光性质'>4.4 Na₃ScF₆: Er³⁺微米晶的荧光性质
• 3ScF₆: Er³⁺微米晶的上转换稳态发射谱'>4.4.1 Na₃ScF₆: Er³⁺微米晶的上转换稳态发射谱
• 3ScF₆: Er³⁺微米晶上转换发光机制'>4.4.2 Na₃ScF₆: Er³⁺微米晶上转换发光机制
• 3ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶的荧光性质'>4.5 Na₃ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶的荧光性质
• 3ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶的上转换稳态发射谱'>4.5.1 Na₃ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶的上转换稳态发射谱
• 3ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶上转换发光机制'>4.5.2 Na₃ScF₆: Yb³⁺/Er³⁺微米晶上转换发光机制
• 3ScF₆: Yb³⁺/Ho³⁺微米晶的荧光性质'>4.6 Na₃ScF₆: Yb³⁺/Ho³⁺微米晶的荧光性质
• 3ScF₆: Yb³⁺/Ho³⁺微米晶的上转换稳态发射谱'>4.6.1 Na₃ScF₆: Yb³⁺/Ho³⁺微米晶的上转换稳态发射谱
• 3ScF₆: Yb³⁺/Ho³⁺微米晶上转换发光机制'>4.6.2 Na₃ScF₆: Yb³⁺/Ho³⁺微米晶上转换发光机制
• 3ScF₆: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的荧光性质'>4.7 Na₃ScF₆: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的荧光性质
• 3ScF₆: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的上转换稳态发射谱'>4.7.1 Na₃ScF₆: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶的上转换稳态发射谱
• 3ScF₆: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶上转换发光机制'>4.7.2 Na₃ScF₆: Yb³⁺/Tm³⁺微米晶上转换发光机制
• 3ScF₆: Nd3+/Yb³⁺/Er³⁺微米晶的荧光性质'>4.8 Na₃ScF₆: Nd3+/Yb³⁺/Er³⁺微米晶的荧光性质
• 3ScF₆: Nd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺微米晶的上转换稳态发射谱'>4.8.1 Na₃ScF₆: Nd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺微米晶的上转换稳态发射谱
• 3ScF₆: Nd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺微米晶上转换发光机制'>4.8.2 Na₃ScF₆: Nd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺微米晶上转换发光机制
• 4.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢