鐿銩摻雜GZO納米多晶制備及上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能研究.pdf

1、隨著新世紀的到來，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料已成為研究熱點，稀土離子摻雜GZO納米材料具有電學(xué)性能，上轉(zhuǎn)換光學(xué)性能等卓越性能，并且原料易得，易制備，無毒，這些優(yōu)良性能使得稀土摻雜GZO納米材料在生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用價值。
　　本論文通過水熱法合成鐿銩雙摻的GZO納米材料，探究Yb3+/Tm3+/GZO多晶材料的合成工藝。通過XRD物相分析、SEM微觀形貌分析以及上轉(zhuǎn)換熒光性能分析，確定了最佳制備工藝參數(shù)。最佳工藝參數(shù)為：

2、水熱反應(yīng)時間24h，水熱反應(yīng)溫度150℃，檸檬酸鈉為分散劑。在最佳合成條件下，合成分布均勻，尺寸較小的Yb3+/Tm3+/GZO納米棒。并通過Raman光譜測試，確定GZO基質(zhì)材料聲子能量為508cm-1，適合作上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)。
　　研究上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的影響因素，如淬滅離子濃度、稀土離子摻雜濃度、基質(zhì)缺陷等因素。在水熱反應(yīng)過程中存在淬滅離子OH-以及CO32-，這些淬滅離子會增加無輻射躍遷的概率，影響上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，本論文采用退火

3、方法，減小淬滅離子濃度，通過紅外及上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜分析，確定退火溫度為580℃；Yb3+離子摻雜濃度和Tm3+摻雜濃度影響上轉(zhuǎn)換發(fā)光光子傳遞過程，稀土離子摻雜濃度越高，無輻射弛豫幾率越大；基質(zhì)缺陷會影響上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能，通過改變[Ga3+]/[Zn2+]物質(zhì)的量比值，改變顆粒尺寸，確立尺寸效應(yīng)及表面效應(yīng)對上轉(zhuǎn)換光學(xué)性能影響，實現(xiàn)更好的上轉(zhuǎn)換熒光輸出。
　　研究不同功率對上轉(zhuǎn)換光學(xué)性能影響，通過功率曲線測定，確定上轉(zhuǎn)換發(fā)光機理。Yb3+

4、/Tm3+/GZO上轉(zhuǎn)換藍光輸出是1G4→3H6，為三光子連續(xù)能量傳遞過程；Yb3+/Tm3+/GZO上轉(zhuǎn)換紅光輸出是1G4→3F4，為兩光子合作敏化過程。根據(jù)上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜和色譜分析，探究Yb3+/Tm3+/GZO納米多晶應(yīng)用前景。
　　測試不同溫度下Yb3+/Tm3+/GZO上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜。通過近紅外發(fā)光機理分析，確定溫度耦合能級3F2,3,3H4，根據(jù)Wade理論，計算FIR值，通過lnFIR～1/T線性擬合，得到敏感系數(shù)S