【摘要】：稀土離子摻雜的光子晶體在低閾值激光器、太陽(yáng)電池、生物傳感和顯示等方面具有巨大的應(yīng)用前景。但由于稀土離子吸收和發(fā)射截面小等問(wèn)題導(dǎo)致發(fā)光效率不高,嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此稀土離子摻雜的光子晶體的發(fā)光調(diào)控和增強(qiáng)的研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。本論文提出通過(guò)反蛋白石和光子晶體異質(zhì)結(jié)來(lái)調(diào)控Er~(3+)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光,金和銀納米顆粒表面等離子體共振來(lái)增強(qiáng)發(fā)光中心的發(fā)光。實(shí)驗(yàn)采用膠晶模板法制備了不同稀土離子摻雜的磷酸鹽反蛋白石光子晶體,研究其發(fā)光的性質(zhì)和機(jī)理,探討了光子帶隙和金和銀納米顆粒對(duì)光子晶體發(fā)光性質(zhì)的影響。通過(guò)模板輔助工藝制備了YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石和聚苯乙烯蛋白石組成的光子晶體異質(zhì)結(jié),研究證實(shí)光子晶體異質(zhì)結(jié)顯示出兩個(gè)光子帶隙。研究了光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)光子帶隙對(duì)YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響;觀察到了來(lái)自YbPO_4:Er~(3+)在反蛋白石和蛋白石的光子帶隙分別能抑制Er~(3+)的上轉(zhuǎn)換發(fā)射;反蛋白石和蛋白石組成的光子晶體異質(zhì)結(jié)的兩個(gè)光子帶隙重疊效應(yīng)可以強(qiáng)烈抑制YbPO_4:Er~(3+)上轉(zhuǎn)換發(fā)光。通過(guò)測(cè)試YbPO_4:Er~(3+)光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光壽命分析了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的調(diào)控機(jī)理,結(jié)果表明被上轉(zhuǎn)換發(fā)光的抑制歸因于光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的布拉格反射引起的光子捕獲。提出了一種簡(jiǎn)便的Au納米顆粒嵌入LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石的制備方法。在制備過(guò)程中,包含HAuCl_4的透明LaPO_4:Eu~(3+)溶膠滲入蛋白石模板中,燒結(jié)后,在LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石納米尺寸的內(nèi)壁中形成10-20nm的Au納米顆粒,獲得Au納米顆粒包埋的LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石。研究了Au納米顆粒的LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石的發(fā)光性能,觀察到Eu~(3+)離子的593,618和698 nm的發(fā)射峰,嵌入LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石的Au納米顆�？梢栽鰪�(qiáng)593,618和698nm的發(fā)光,這是由于金納米顆粒局域表面等離子體共振導(dǎo)致其激發(fā)場(chǎng)增強(qiáng)引起的。制備了Au和Ag納米顆粒包埋的YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石光子晶體,研究了Ag或Au納米顆粒對(duì)YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響,研究證實(shí)由于Ag或Au納米顆粒增強(qiáng)了激發(fā)場(chǎng)導(dǎo)致Er~(3+)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強(qiáng)。制備了YbPO_4:Er~(3+)和YbPO_4:Nd~(3+)/Er~(3+)反蛋白石光子晶體,研究了其光子帶隙對(duì)YbPO_4:Er~(3+)和YbPO_4:Nd~(3+)/Er~(3+)反蛋白石上轉(zhuǎn)換發(fā)光和近紅外發(fā)光的影響。結(jié)果表明,當(dāng)Er~(3+)發(fā)射峰和光子帶隙重疊時(shí),由于光子帶隙抑制了Er~(3+)的自發(fā)輻射,會(huì)使得Er~(3+)的可見(jiàn)光能級(jí)的電子弛豫到近紅外能級(jí),導(dǎo)致其近紅外發(fā)光增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O734
【圖文】：

圖 1.1 普通發(fā)光示意圖Fig.1.1 Schematic of stokes emission料在吸收兩個(gè)或者兩個(gè)以上的低能量光子，，通過(guò)多個(gè)低能光子的共同作用下經(jīng)過(guò)上轉(zhuǎn)短波光子，最后將其輻射出去。五十年代稀是直到 60 年代上轉(zhuǎn)換的概念才被正式提出于上轉(zhuǎn)換發(fā)光。不同稀土的摻雜以及不同基幾種：本的上轉(zhuǎn)換過(guò)程，離子中的某一基態(tài)電子連躍遷回基態(tài)的同時(shí)釋放一個(gè)高能光子[16]。如 E0的電子吸收一個(gè)能量為 V1的光子的同時(shí)

圖 1.2 激發(fā)態(tài)吸收示意圖Fig.1.2 Excited state absorption)心具有部分相同或者完全相同的能級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以通過(guò)二[18]。能量傳遞上轉(zhuǎn)換發(fā)光可以根據(jù)不同情況分為以下四遞遞一般發(fā)生在不同種離子的中間，如圖 1.3 所示，其中當(dāng)距離接近時(shí)，離子 A 會(huì)將能量傳遞給其附近離子 B 后返級(jí) F1躍遷到較高中間能級(jí) F2，當(dāng) B 離子能繼續(xù)從 A 離能級(jí) F2躍遷到激發(fā)態(tài)能級(jí) F3。即 A 離子連續(xù)的將能量傳斷的從基態(tài)或是中間能級(jí)躍遷到更高能級(jí)，最后發(fā)射出短

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張冬冬;何桂琴;;稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的研究進(jìn)展[J];廣西輕工業(yè);2011年09期

2 鄧圣偉;徐鐵峰;戴世勛;王訓(xùn)四;聶秋華;沈祥;章向華;;Er~(3+)/Ho~(3+)共摻GeS_2-In_2S_3-CsI玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光和能量傳遞研究[J];功能材料;2011年02期

3 李宇杰;謝凱;李效東;許靜;韓喻;杜盼盼;;低溫等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備Ge反opal三維光子晶體及其光學(xué)性能[J];物理學(xué)報(bào);2010年03期

4 Jean-Claude G. Bünzli;Steve Comby;Anne-Sophie Chauvin;Caroline D. B. Vandevyver;;New Opportunities for Lanthanide Luminescence[J];Journal of Rare Earths;2007年03期

5 楊魁勝,梁海蓮,張希艷;Yb~(3+),Er~(3+)雙摻上轉(zhuǎn)換玻璃陶瓷[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2004年04期

6 楊建虎,戴世勛,姜中宏;稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光及研究進(jìn)展[J];物理學(xué)進(jìn)展;2003年03期

7 何捍衛(wèi),周科朝,熊翔,黃伯云;紅外-可見(jiàn)光的上轉(zhuǎn)換材料研究進(jìn)展[J];中國(guó)稀土學(xué)報(bào);2003年02期

8 林葵,趙謖玲,侯延冰,林鐵生;退火對(duì)Er~(3+)和Yb~(3+)共摻氟氧化物微晶玻璃樣品上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響[J];北方交通大學(xué)學(xué)報(bào);2001年06期

9 陳寶玖,王海宇,秦偉平,許武,黃世華;Yb~(3+)和Er~(3+)共摻雜氟硼酸鹽玻璃材料光學(xué)躍遷及紅外到可見(jiàn)上轉(zhuǎn)換[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2000年01期

10 王金國(guó),張治國(guó),徐積仁,傅盤銘,閆秀麗,吳星,姜彥島;摻鉺礬酸釔晶體上轉(zhuǎn)換熒光研究[J];物理學(xué)報(bào);1998年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 肖生春;稀土摻雜氟氧化物納米微晶玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2013年

2 伏振興;稀土摻雜氟化物頻率上轉(zhuǎn)換及熒光效應(yīng)研究[D];陜西師范大學(xué);2010年

3 王猛;稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒的合成及其在生物分析中的應(yīng)用[D];東北大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 何東;基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的Er~(3+)溫度傳感特性研究[D];西北大學(xué);2016年

2 李琰;稀土離子摻雜硼酸鹽發(fā)光材料制備及發(fā)光性能研究[D];大連交通大學(xué);2014年

3 陳菊;Er~(3+)，Yb~(3+)摻雜稀土錫酸鹽納米晶的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能研究[D];河南大學(xué);2013年

4 宋紅蓮;稀土離子摻雜ZnO薄膜的制備及特性研究[D];山東建筑大學(xué);2013年

5 石慧;BaF_2:Yb，Er上轉(zhuǎn)換透明陶瓷的制備及性能研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2012年

6 曹健;稀土激活的NaGdF_4，GdF_3及CaSc_2O_4上轉(zhuǎn)換材料的合成及發(fā)光特性[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2011年

7 許青海;Gd_2O_3：Er，Bi和YAG：Ce，Bi熒光粉的制備與光譜性質(zhì)研究[D];河南大學(xué);2009年

8 王文蘭;稀土離子摻雜TiO_2納米晶體的上轉(zhuǎn)換光催化殺菌作用研究[D];東北師范大學(xué);2009年

9 彭寶劍;上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯示三基色材料及其光電特性研究[D];四川大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2722076