Yb3+激活的含氧酸鹽熒光材料的能量傳遞及發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、稀土摻雜的下轉(zhuǎn)換熒光材料有望通過對太陽光譜進行調(diào)制，降低硅太陽能電池中熱損耗，提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率，成為近幾年稀土發(fā)光材料的研究熱點。目前對于近紅外熒光材料的研究，主要集中在開發(fā)更加實用的轉(zhuǎn)換材料，同時拓展對于稀土離子能量傳遞過程的研究。含氧酸鹽因性質(zhì)穩(wěn)定、合成方便、結(jié)構(gòu)豐富一直是優(yōu)選的基質(zhì)材料。本文選擇了YAG和GdBO3作為基質(zhì)材料，研究了其摻雜不同三價稀土離子的發(fā)光性質(zhì)，并進一步分析了不同基質(zhì)中Pr3+-Yb3+和Tb3+-Yb

2、3+之間的能量傳遞過程。
　　本論文研究內(nèi)容主要分為以下幾個部分:
　　(1)通過高溫固相法制作了一系列不同Yb3+摻雜濃度的GdBO3∶Pr3+，Yb3+樣品。合成的樣品結(jié)晶性良好。分別監(jiān)測單摻樣品在610nm和雙摻樣品在980nm的激發(fā)譜，發(fā)現(xiàn)具有相同位置的激發(fā)峰。同時研究發(fā)現(xiàn)在446nm藍光(Pr3+∶3H4→3P2)激發(fā)下，雙摻樣品中均檢測到Y(jié)b3+的近紅外特征發(fā)射。且當Pr3+的摻雜濃度一定時，樣品的發(fā)光會隨著Yb

3、3+摻雜濃度的改變而發(fā)生變化，表明樣品中存在Pr3+到Y(jié)b3+的能量傳遞。通過對比不同摻雜情況下Pr3+∶3P0能級的衰減曲線，發(fā)現(xiàn)隨著Yb3+的摻雜濃度的增加，該能級的熒光壽命不斷縮短;同時利用不同條件下的衰減特性計算得出不同Yb3+摻雜濃度樣品的能量傳遞效率。用Inokuti-HiraYama模型分析表明Pr3+-Yb3+能量傳遞類型為偶極子-偶極子相互作用。
　　(2)通過共沉淀法制備了一系列不同Yb3+摻雜濃度的YAG∶P

4、r3+，Yb3+樣品，研究了YAG基質(zhì)中Yb3+摻雜濃度對材料的發(fā)光性質(zhì)和能量傳遞效率的影響。通過測試了樣品的光致發(fā)光譜，激發(fā)光譜，衰減曲線，證明YAG樣品中同樣存在Pr3+到Y(jié)b3+的能量傳遞，且能量傳遞效率隨著樣品中Yb3+摻雜濃度的變化而改變。
　　(3)主要研究了GdBO3∶Tb3+，Yb3+中Tb3+到Y(jié)b3+的能量傳遞過程。分別監(jiān)測單摻樣品和雙摻樣品的激發(fā)譜，發(fā)現(xiàn)具有相同位置的激發(fā)峰。在355nm激發(fā)下，樣品中檢測到Y(jié)

5、b3+的近紅外發(fā)光。研究表明GdBO3基質(zhì)中存在Tb3+到Y(jié)b3+的能量傳遞。通過對比相同基質(zhì)中Pr3+-Yb3+和Tb3+-Yb3+的發(fā)光特性，發(fā)現(xiàn)在相同條件下，兩者發(fā)光特性有所不同，可能的原因是兩種離子對間是兩種不同的能量傳遞過程。
　　(4)制作了一系列不同Yb3+摻雜濃度的YAG∶Tb3+，Yb3+粉末樣品。分別檢測了不同樣品的光致發(fā)光譜，激發(fā)光譜，發(fā)現(xiàn)樣品中存在Tb3+到Y(jié)b3+的能量傳遞。且當Tb3+的摻雜濃度一定時，