【摘 要】
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稀土离子因具备丰富的能级及稳定的化学性质而被用于制备上转换荧光材料,掺杂稀土离子的上转换荧光材料已成为目前的研究热点之一。随着研究的日益完善和成熟,该材料在红外生
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稀土离子因具备丰富的能级及稳定的化学性质而被用于制备上转换荧光材料,掺杂稀土离子的上转换荧光材料已成为目前的研究热点之一。随着研究的日益完善和成熟,该材料在红外生物探测、固态激光、光学储存、3D显示等方面都有着潜在的应用价值。现将本论文的主要研究内容及实验结果总结如下: 用溶胶-凝胶法制备了Ho3+、Ho3+/Yb3+、Tm3+、Tm3+/Yb3+、Ho3+/Yb3+/Li+和Ho3+/Yb3+/Tm3+共掺的Gd2O3纳米材料。通过XRD和SEM表征了纳米管微观结构,研究在不经退火及不同退火温度下晶体的形成情况。观察到Ho3+、Tm3+的上转换发光光谱,其中绿光的发光范围在520~580nm,来自Ho3+能级5F4/5S2→5I8的跃迁;红光的发光范围在630~670nm,来自Ho3+能级5F5→5I8的跃迁;蓝光的发光范围在470~500nm,来自Tm3+能级1G4→3H6的跃迁。随着稀土离子掺杂浓度比的变化,可实现红、绿、蓝光的积分可调。根据稀土离子能级匹配条件、荧光光谱和泵浦光激发功率关系,解释了上转换发光机制。其中,红、绿光上转换荧光主要是双光子吸收过程;蓝光上转换荧光主要是三光子吸收过程。同时发现Yb3+对Tm3+的直接敏化作用,分析了Ho3+/Yb3+/Tm3+共掺Gd2O3体系中的上转换发光机制。得出,由于Tm3+能级之间的能量传递以及Ho3+/Yb3+、Tm3+/Yb3+、Tm3+/Ho3+之间交叉弛豫过程的相互作用,使Tm3+对Ho3+的上转换过程起猝灭作用,从而减弱Ho3+的绿光发射,有效地提高了Tm3+的上转换蓝光的发射强度。进一步分析了Li+在Ho3+/Yb3+共掺的样品中对荧光强度的影响,发现通过掺入适量的Li+,上转换荧光强度提高了近一个数量级。由此得出,Li+对稀土离子共掺上转换发光材料的荧光输出强度具有明显的增强作用。
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