新型氟氧化物微晶玻璃的制备及其上转换发光特性的研究

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:anying_xu
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稀土离子掺杂的微晶玻璃作为一种新型的纳米复合发光材料,在固态激光器,荧光显示、光纤放大器、量子剪裁、上转换及光伏器件等领域有着潜在的应用价值,因此一直备受材料界研究者们的青睐。其中,含有氟化物纳米晶的氟氧化物微晶玻璃,由于其兼具了氟化物纳米晶相的低声子能与氧化物玻璃相的高化学与机械稳定性等优点,从而得到了广泛的研究并被认为是最有潜力的上转换基质材料。因此,开展新型稀土离子掺杂的氟氧化物透明微晶玻璃的制备及其上转换发光特性的研究具有深远而重要的意义。主要研究内容如下:  ⑴Tb3+-Yb3+共掺含LaF3纳米晶的氟氧化物微晶玻璃:采用传统的熔融淬冷法在空气气氛下制备了Tb3+-Yb3+共掺的含有LaF3纳米晶的微晶玻璃,系统地研究了其上转换发光性质。在980nm的激光激发下,所有的样品都表现出了Tb3+离子的特征发射(5D4-7FJ(J=3-6)和5D3-7FJ(J=4-6))。相比于前驱体玻璃,微晶玻璃中的上转换发光强度得到明显的增强,表明析晶后Tb3+和Yb3+进入到声子能较低的LaF3纳米晶中。研究结果表明,所制备的含有LaF3纳米晶的透明氟氧化物微晶玻璃是一种优异的上转换基质材料,在光电子领域具有潜在的应用价值。  ⑵Tb3+-Yb3+共掺含NaLuF4纳米晶的氟氧化物微晶玻璃:采用传统的熔融淬冷法在空气气氛下首次成功制备了Tb3+-Yb3+共掺的含有新型立方相NaLuF4纳米晶的微晶玻璃。通过XRD分析以及详细的理论计算,可知析出的晶相为与立方相NaYF4同构的新型立方相NaLuF4纳米晶。利用TEM观察到纳米晶粒均匀地分布在玻璃基质中,大小约为20nm。利用上转换光谱系统地研究了样品的的上转化发光特性。在波长为980nm的近红外光激发下,所有的样品都表现出了Tb3+离子的特征发射(5D4-7FJ(J=3-5)和5D3-7FJ(J=4-6))以及Yb3+离子对的协作发光。微晶玻璃中上转换发光的显著增强,是由于稀土离子富集于析出的低声子能NaLuF4纳米晶中。由于这种材料具有极高的透过率和良好的上转换发光特性,因此很有潜力成为新型的上转换基质材料,从而应用于光电子领域。  ⑶Ho3+掺杂含NaYbF4纳米晶的透明微晶玻璃:用传统的熔融淬冷法在空气气氛下制备前驱体玻璃,然后对前驱体玻璃进行优化热处理,首次在玻璃中得到了纯相的立方晶系NaYbF4纳米晶。利用XRD、TEM及透射光谱测试手段表征了样品的微观性质和透过率,并且通过上转换光谱和寿命系统地研究了其上转换发光性质。在980nm的近红外光激发下,所有样品都表现出了Ho3+的特征发射。其中,前驱体玻璃主要发射红光,经热处理后的微晶玻璃则主要发射绿光。我们对这种现象进行了细致的研究,发现是由于析晶后Ho3+富集于NaYbF4纳米晶中,从而导致无辐射弛豫几率的减小和交叉弛豫作用的增强。我们的研究结果表明含有NaYbF4纳米晶的透明氟氧化物微晶玻璃是一种优异的上转换基质材料,在荧光显示及固体激光器等领域有着潜在的应用价值。
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