稀土離子摻雜氧化釔上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備及其性能研究.pdf

1、上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是一種重要的稀土發(fā)光材料，近幾十年來，因其獨(dú)特的發(fā)光性能在上轉(zhuǎn)換激光器、醫(yī)療檢查、防偽技術(shù)、三維立體顯示、激光通訊、探測等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力，近年來受到廣泛關(guān)注并成為研究熱點(diǎn)。而上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料Y2O3∶Yb3+，Er3+由于具有較強(qiáng)的耐腐蝕性、對熱穩(wěn)定性，以及聲子能量低、上轉(zhuǎn)換效率較高等多方面的優(yōu)點(diǎn)而受到人們的推崇。雖然對上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但上轉(zhuǎn)換稀土發(fā)光材料的理論體系還不夠完善，還需更深入的研究

2、。
　　本課題結(jié)合采用水熱法和熱處理，制備了Er3+單摻雜的Y2O3∶Er3+和Yb3+/Er3+共摻雜的Y2O3∶Yb3+，Er3+氧化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。通過研究摻雜不同濃度的稀土離子、不同水熱反應(yīng)溫度、不同水熱反應(yīng)時(shí)間和不同煅燒溫度對上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的影響，探索出制備性能優(yōu)異的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料最優(yōu)條件，并進(jìn)一步深入的探討上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可能的發(fā)光機(jī)制。
　　本課題采用X射線粉末衍射(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)及透射

3、電鏡(TEM)對材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。在980nm激發(fā)器激發(fā)下，對上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)提升煅燒溫度可以有效提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度，并對其原因進(jìn)行了初步分析;通過對水熱反應(yīng)時(shí)間的研究，認(rèn)為最佳的水熱合成時(shí)間為24小時(shí)。
　　通過研究不同敏化劑Yb3+濃度對Y2O3∶Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料發(fā)光性能的影響發(fā)現(xiàn)，材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度隨著Yb3+離子濃度的增大呈現(xiàn)先增大后減少的變化趨勢，這是因?yàn)楫?dāng)Yb3+離子濃度較低時(shí)

4、是發(fā)生激發(fā)態(tài)吸收過程，Yb3+離子所起作用很小，能量轉(zhuǎn)移過程弱，因而即使Yb3+吸收了980nm的光子，也不能把能量傳遞給Er3+，所以只有在Yb3+的濃度達(dá)到一定程度的時(shí)候，它才起作用。通過研究不同激活劑Er3+濃度對上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料發(fā)光性能的影響發(fā)現(xiàn)，隨著Er3+離子濃度的增大，發(fā)光強(qiáng)度先增大后減少，當(dāng)Er3+的摻雜濃度較低時(shí)，樣品的上轉(zhuǎn)換機(jī)制主要是采用單個(gè)Er3+的ESA過程，當(dāng)Er3+的摻雜濃度較高時(shí)，樣品的上轉(zhuǎn)換機(jī)制主要采用的是