本文關(guān)鍵詞：ZnS:Cr的制備與可調(diào)近中紅外發(fā)光性能研究

  更多相關(guān)文章： 近中紅外發(fā)光 ZnS:Cr 超帶寬 納米晶體 納米團(tuán)簇

【摘要】：近中紅外波段(1~3μm)熒光激光在眾多領(lǐng)域中均有重要的應(yīng)用,如通信、醫(yī)療、激光雷達(dá),遙感技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等,因而近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。能產(chǎn)生近中紅外波段發(fā)光的稀土離子有Yb3+、Nd3+、Tm3+、Ho3+、Er3+、Dy3+、Pr3+,過(guò)渡金屬離子有Cr~(2+),Co~(2+),Ni~(2+)等。其中Cr~(2+)離子表現(xiàn)出超寬帶發(fā)光,較高的量子效率以及優(yōu)良的室溫?zé)晒庑阅�。由于Cr~(2+)在玻璃中受畸變配位場(chǎng)的影響,限制了Cr~(2+)在玻璃中的熒光效率。已有的研究表明,Cr~(2+)在在硫化鋅(ZnS)晶體中表現(xiàn)出優(yōu)良的中紅外發(fā)光特性,但是晶體ZnS難以制備成高質(zhì)量光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。如將Cr~(2+)摻雜在ZnS中制備成納米晶粒,再與玻璃復(fù)合,構(gòu)成納米晶/玻璃復(fù)合材料,則可用傳統(tǒng)光纖拉制法制備成近中紅外波段的納米晶/玻璃復(fù)合材料有源光纖。因此,如何制備光學(xué)性能優(yōu)異、顆粒形貌規(guī)則、粒徑均勻、分散性較好的ZnS:Cr納米晶體成為有待解決的重要任務(wù)。本論文著重于研究ZnS:Cr納米晶的制備技術(shù)和性能調(diào)整方法。探索了ZnS:Cr納米晶體制備方法與納米晶性能的關(guān)系,主要內(nèi)容包括:1、通過(guò)直接沉淀-溶劑熱兩步法得到晶粒大小為8 nm的類球形,立方相ZnS:Cr納米晶體。為了增強(qiáng)ZnS:Cr納米晶體的發(fā)光性能,經(jīng)過(guò)合理的脫羥基熱處理,使純的立方相轉(zhuǎn)變成立方和六方的共存相,得到ZnS:Cr納米晶體的Cr~(2+):5E→5T2躍遷發(fā)光(1600~2800 nm),但熱處理后發(fā)光晶粒團(tuán)聚不易分散�；诩{米晶體熱處理后容易發(fā)生團(tuán)聚的問(wèn)題,進(jìn)而考慮制備ZnS:Cr納米團(tuán)簇,因?yàn)榧{米團(tuán)簇的穩(wěn)定性高于納米晶體。本論文采用均相沉淀-水熱兩步法得到顆粒大小為~200 nm的單分散球形ZnS:Cr納米團(tuán)簇。脫羥基熱處理后能夠維持物相,顆粒形貌、大小、分散性都不變的情況下得到Cr~(2+):5E→5T2躍遷發(fā)光(1600~2800 nm)。2、為了進(jìn)一步拓寬Cr~(2+)的發(fā)光波段,通過(guò)改良的傳統(tǒng)固相法可在常壓、短時(shí)間內(nèi)得到近中紅外發(fā)光的ZnS:Cr和ZnS:Cr:F熒光粉,比較這兩種熒光粉的差別得出:NaF的加入不僅起到了助溶劑和除水劑的作用,還起到了敏化劑的作用,通過(guò)敏化作用拓寬了Cr~(2+)的發(fā)光波段(1400~2800 nm)。
【關(guān)鍵詞】：近中紅外發(fā)光 ZnS:Cr 超帶寬 納米晶體 納米團(tuán)簇
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ422
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 1~3 μm熒光激光材料概述10-12
• 1.2 1~3 μm發(fā)光波段的過(guò)渡金屬離子概述12-14
• 1.3 摻Cr離子 1~3 μm熒光激光材料的發(fā)展現(xiàn)狀14-17
• 1.4 近中紅外發(fā)光的Cr摻雜ZnS常用制備方法概述17-18
• 1.5 本課題研究的目的和來(lái)源18-21
• 1.5.1 本課題研究的意義和目的18-19
• 1.5.2 本課題研究的主要內(nèi)容19-20
• 1.5.3 本研究課題來(lái)源20-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法與測(cè)試技術(shù)21-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法21
• 2.3 樣品檢測(cè)與表征21-24
• 2.3.1 X-射線衍射分析測(cè)試（XRD）21-22
• 2.3.2 掃描電鏡分析（SEM）22
• 2.3.3 透射電鏡分析（TEM）22
• 2.3.4 傅里葉紅外透射光譜分析（FTIR）22-23
• 2.3.5 熒光光譜測(cè)試（PL）23
• 2.3.6 漫反射光譜測(cè)試（DRS）23
• 2.3.7 X射線光電子能譜分析（XPS）23-24
• 2.3.8 拉曼光譜分析（RAMAN）24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 液相法制備ZnS:Cr近中紅外發(fā)光晶體25-47
• 3.1 類球形ZnS:Cr納米晶體粉末的制備與性能研究26-38
• 3.1.1 類球形ZnS:Cr納米晶的樣品制備26
• 3.1.2 類球形ZnS:Cr納米晶的物相和形貌分析26-29
• 3.1.3 類球形ZnS:Cr納米晶的價(jià)態(tài)分析29-32
• 3.1.4 類球形ZnS:Cr納米晶的光學(xué)性能研究32-38
• 3.2 球形ZnS:Cr納米團(tuán)簇粉末的制備與性能研究38-46
• 3.2.1 球形ZnS:Cr納米團(tuán)簇的樣品制備38-39
• 3.2.2 球形ZnS:Cr納米團(tuán)簇的物相和形貌分析39-43
• 3.2.3 球形ZnS:Cr納米團(tuán)簇的光學(xué)性能研究43-44
• 3.2.4 對(duì)比分析ZnS和ZnS:Cr納米團(tuán)簇的形成機(jī)理44-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第四章 固相法制備ZnS:Cr近中紅外發(fā)光晶體47-63
• 4.1 ZnS:Cr和ZnS:Cr:F熒光粉的制備與性能研究47-59
• 4.1.1 ZnS:Cr和ZnS:Cr:F熒光粉的樣品制備47-48
• 4.1.2 ZnS:Cr和ZnS:Cr:F熒光粉的物相和形貌分析48-51
• 4.1.3 ZnS:Cr和ZnS:Cr:F熒光粉的光學(xué)性能研究51-57
• 4.1.4 ZnS:Cr:F熒光粉 940 nm新吸收峰驗(yàn)證研究57-59
• 4.2 ZnS:Cr:F熒光粉與玻璃復(fù)合的初步嘗試實(shí)驗(yàn)59-62
• 4.2.1 樣品制備60
• 4.2.2 ZnS:Cr復(fù)合玻璃性能測(cè)試60-62
• 4.3 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果73-75
• 致謝75-76
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見76

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