脈沖激光合成RE-Y2O3及其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在激光器、顯示材料和生物醫(yī)療等領(lǐng)域體現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前制備的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料還存在著短波上轉(zhuǎn)換相對困難、上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率不高、顆粒尺寸偏大等問題，這些缺點(diǎn)限制了上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的實(shí)際應(yīng)用。利用脈沖激光作用進(jìn)行材料合成作為一種物理合成方法，不使用化學(xué)前驅(qū)體，避免引入有機(jī)污染、能夠制備出小尺寸的納米顆粒及常規(guī)方法不能制備的亞穩(wěn)相材料。激光合成方法的這些優(yōu)點(diǎn)有利于提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的性能和應(yīng)用價(jià)值。因此，本文以Y

2、2O3作為基質(zhì)材料，對利用脈沖激光作用合成稀土摻雜氧化物及產(chǎn)物的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　開展了飛秒激光燒蝕方法合成Y2O3: Pr3+, Yb3+納米顆粒及其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)的研究。對激光燒蝕產(chǎn)物研究表明，在一定的激光燒蝕條件下，即可制備出超細(xì)納米顆粒；提高激光功率密度和重復(fù)頻率可以得到更高的納米顆粒產(chǎn)量；該方法獲得的納米顆粒平均尺寸為10nm，具有尺寸均勻、形狀規(guī)則、和較好的分散性等特點(diǎn)，并且有效地降低了有機(jī)殘余的污

3、染。與溶膠-凝膠法制備樣品上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，激光合成的Pr3+離子摻雜納米顆粒具有較高的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度和510nm為中心的上轉(zhuǎn)換發(fā)光帶。利用激發(fā)功率-發(fā)射強(qiáng)度曲線和時(shí)間分辨光譜分析了Pr3+上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度提高和出現(xiàn)新發(fā)光帶的機(jī)制。以上研究結(jié)果證實(shí)了激光燒蝕方法合成上轉(zhuǎn)換納米顆粒的可行性和優(yōu)越性。
　　在976nm激光激發(fā)下，研究摻雜離子濃度對激光合成的Er3+/Ho3+摻雜超細(xì)Y2O3納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)的影響。通過對

4、不同Yb3+摻雜樣品熒光光譜和時(shí)間分辨光譜的比較，分析了激光燒蝕方法制備的和溶膠-凝膠法制備的Y2O3:Er3+,Yb3+納米顆粒中藍(lán)光對綠光以及紅光對綠光峰強(qiáng)比的變化，證實(shí)了具有大聲子能量的振動模式和Yb3+離子到Er3+離子能量傳遞在紅外激發(fā)上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程中所起的作用；研究了不同Er3+離子濃度對激光合成Y2O3:Er3+, Yb3+納米顆粒上轉(zhuǎn)換發(fā)光峰強(qiáng)比的影響，并給出了相應(yīng)的理論解釋；通過優(yōu)化Ho3+離子和Yb3+離子摻雜濃度，

5、實(shí)現(xiàn)了Y2O3:Ho3+, Yb3+材料上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度的最大化。
　　開展了納秒激光輻照方法合成Y2O3: Tm3+, Yb3+及其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)的研究。利用納秒脈沖激光輻照方法制備了Y2O3:Tm3+, Yb3+無定形薄膜；通過降低基質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱性，使得Y2O3:Tm3+, Yb3+上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率和藍(lán)光相對強(qiáng)度明顯提高；通過速率方程計(jì)算表明，納秒激光輻照合成的樣品相比于高溫?zé)Y(jié)制備的陶瓷材料，不僅發(fā)光能級的壽命得到了提高，同時(shí)Y