高效Ag-ZnO納米線陣列-稀土摻雜氧化物復(fù)合薄膜上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)與應(yīng)用研究.pdf

1、稀土離子摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在光電子器件、新型光源、光學(xué)傳感、細(xì)胞成像及疾病診斷等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。氧化物基質(zhì)材料透光性好，熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，可以承受一些惡劣環(huán)境的極端狀況。然而，大多數(shù)氧化物都具有相對(duì)較高的聲子能量，導(dǎo)致以氧化物為基質(zhì)的稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料效率較低。為此，探索了一種具有較低聲子能量和較高發(fā)光效率的新型氧化物基質(zhì)材料，通過(guò)電磁場(chǎng)增強(qiáng)將其上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)一步提高了約兩個(gè)量級(jí)，并

2、對(duì)其在溫度傳感、染料濃度探測(cè)和光電轉(zhuǎn)換等方面的應(yīng)用做了初步探索。取得的主要成果如下:
　　(1)通過(guò)共沉淀法制備了Er3+摻雜YbMoO4發(fā)光材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明pH值和燒結(jié)溫度對(duì)基質(zhì)材料相結(jié)構(gòu)有很大影響，當(dāng)pH值為7燒結(jié)溫度為773K時(shí)，反應(yīng)物中的Mo6+全部熱還原到低價(jià)態(tài)Mo5+，得到純四方相YbMoO4。在980和325nm激光激發(fā)下，獲得了分別對(duì)應(yīng)于Er3+的2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2躍

3、遷的綠色和紅色上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光，當(dāng)Er、Yb濃度比為1∶10時(shí)，上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度最大;研究了其上轉(zhuǎn)換發(fā)光的溫度特性，用熱猝滅理論進(jìn)行了合理解釋，并建立了基于綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光的熒光強(qiáng)度比與溫度之間的依賴關(guān)系。
　　(2)采用磁控濺射法、水熱法和旋涂法制備了Ag/ZnO納米線陣列/稀土摻雜YbMoO4三層結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合薄膜中Ag、ZnO納米線陣列和稀土摻雜YbMoO4三層結(jié)構(gòu)獨(dú)立存在，探討了在980nm激光激發(fā)下復(fù)合薄膜

4、上轉(zhuǎn)換發(fā)光與功率密度的依賴關(guān)系，優(yōu)化了ZnO納米線長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了相對(duì)于單層發(fā)光薄膜最高兩個(gè)數(shù)量級(jí)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強(qiáng)。模擬計(jì)算了不同ZnO納米線間隙構(gòu)型的電場(chǎng)分布，結(jié)果表明上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強(qiáng)歸因于ZnO納米線的間隙位置存在很強(qiáng)的局部電場(chǎng)分布。
　　(3)探索了Ag/ZnO納米線陣列/Er3+摻雜YbMoO4復(fù)合薄膜在光電轉(zhuǎn)換、溫度傳感和染料濃度探測(cè)等方面的應(yīng)用。建立了復(fù)合薄膜綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度比與溫度的依賴關(guān)系，最大溫度傳感靈敏度約為0.0