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氟氧化物玻璃陶瓷综合了氟化物纳米晶优越的光学特性和氧化物玻璃基体良好的力学性能和化学稳定性,是一类具有广阔应用前景的光功能材料。在这类材料中,稀土离子主要分布在具有低声子能量的氟化物纳米晶内,因此表现出一系列优越的光学特性。本论文采用熔体急冷.后续热处理法制备了稀土掺杂NaYF4和LaF3纳米晶透明玻璃陶瓷。利用差热分析、X射线粉末衍射、高分辨透射电子显微镜、吸收光谱和荧光光谱等技术,系统研究了材料的显微结构与光谱性能,并探讨结构与性能之间的关系。
对NaYF4纳米晶玻璃陶瓷体系,通过各种稀土离子的掺杂和对显微结构的调控,获得了一系列具有优异光学性能的样品:(1)0.5 Er3+/1.0 Yb3+(mol％)共掺的样品,在相同泵浦条件下,其红光、绿光上转换发射强度分别是0.5 Er3+单掺样品的150和30倍；(2)在Tm3+/Yb3+共掺样品中,实现了近红外激发下的多光子参与的紫外-蓝光上转换发射；(3)Er3+/Tm3+/Yb3+三掺样品,获得了可调谐的多色发光；通过调节组分,还得到了强烈的白光发射。该类玻璃陶瓷材料有望应用于固体激光器、光显示、光纤放大器和太阳能电池等领域。
对LaF3+纳米晶玻璃陶瓷体系,单一的Eu3+掺杂,可以实现394nm激发下的可调谐多色发光和白光发射。该材料有望应用于新一代LED产品,改善现有LED产品中多离子掺杂的荧光粉易偏色和环氧树脂封装材料易老化等不足。