氧化物體系上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料因?yàn)槠鋬?yōu)異的熱穩(wěn)定性和良好的發(fā)光性能,在生物醫(yī)學(xué)成像,防偽識(shí)別以及溫度傳感等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。目前氧化物體系上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料主要通過固相法、高溫?zé)峤夥ê腿芤喝紵ㄖ苽涞玫�。這些方法制備過程簡(jiǎn)單,反應(yīng)迅速,但是缺點(diǎn)在于樣品形貌不易調(diào)控,粒徑較大,不適用于一些特殊領(lǐng)域。因此本文選取了聲子能量相對(duì)較低的幾種氧化物晶體:Gd₂O₃、La₂Te₄O₁₁、Gd₂TeO₆作為基質(zhì)材料,在溶液（或液相輔助）條件下制備了稀土Yb³⁺/Er³⁺/Ho³⁺、Yb³⁺/Er³⁺離子共摻雜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。研究了制備條件對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌的影響,優(yōu)化了稀土離子摻雜濃度,并對(duì)稀土離子間能量傳遞過程進(jìn)行了細(xì)致分析,具體研究?jī)?nèi)容與獲得的主要結(jié)果如下:（1）溶液（或液相輔助）條件下的材料制備。（1）采用共沉淀法制備得到了Gd_2... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

上轉(zhuǎn)換材料構(gòu)成及發(fā)光示意圖

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1.2發(fā)光強(qiáng)度比測(cè)溫原理圖Fig1.2Opticaltemperaturesensorscalibratedbyfluorescenceintensityratio發(fā)光強(qiáng)度比（FluorescenceIntensityRatio，F(xiàn)IR）技術(shù)是一項(xiàng)用于分析上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在溫度傳感領(lǐng)域應(yīng)用價(jià)值的重要指標(biāo)。FIR測(cè)溫模式是基于兩個(gè)能量差較小的熱耦合能級(jí)發(fā)光發(fā)射強(qiáng)度受溫度影響而實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)，上轉(zhuǎn)換材料的溫敏測(cè)試原理如圖1.2所示。通過對(duì)比分析，相鄰兩間隙較�。�200~2000cm-1）的能級(jí)，可以近似看作熱耦合能級(jí)對(duì)。當(dāng)收到一定波長(zhǎng)光的激發(fā)時(shí)，基態(tài)能級(jí)的離子受到激發(fā)后躍遷到熱耦合能級(jí)對(duì)的任一能級(jí)后，在熱能作用下布居離子數(shù)在兩能級(jí)間迅速重新分配。在熱平衡狀態(tài)下布居在兩能級(jí)的離子數(shù)滿足玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，可以通過進(jìn)一步分析發(fā)射強(qiáng)度與發(fā)射能級(jí)上的離子數(shù)之間的關(guān)系，通過數(shù)學(xué)函數(shù)擬合得到發(fā)光強(qiáng)度比和溫度的關(guān)系[37]：exp()HSBIEFIRCIkT（1-1）其中IH和IS表示2H11/2和4S3/2能級(jí)發(fā)射的積分強(qiáng)度值，根據(jù)上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜積分得到。kB：玻爾茲曼常數(shù)，E：相鄰兩能級(jí)之間的能量差，T：測(cè)試溫度。作為固定的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，C和E可視為常數(shù)，因此可以通過測(cè)試發(fā)光強(qiáng)度比FIR，再經(jīng)過數(shù)學(xué)函數(shù)擬合獲得對(duì)應(yīng)的測(cè)試溫度。靈敏度（Sensitivity）是衡量傳感器性能的重要指標(biāo)，反應(yīng)了傳感器輸出量隨輸入量的單位變化量。一般情況下，靈敏度越大則傳感器的測(cè)量誤差越校對(duì)于發(fā)光溫度傳感器，絕對(duì)靈敏度S可以表示為單位溫度變化引起FIR的改變量，即FIR對(duì)溫度的導(dǎo)數(shù)[38]：2dFIRESFIRdTKT（1-2）

第1章緒論7另外，相對(duì)靈敏度也是衡量溫度敏感特性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[39]：21rdFIRESFIRdTKT（1-3）對(duì)比不同上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料之間的靈敏度時(shí)，Sr往往比S更為客觀。1.3稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程大致可分為如下幾種基本形式：激發(fā)態(tài)吸收上轉(zhuǎn)換（ExcitedStateAbsorption,ESA），能量傳遞上轉(zhuǎn)換（EnergyTransferUpconversion,ETU），光子雪崩（PhotoAdvalance,PA）和能量遷移上轉(zhuǎn)換（EnergyMigrationUpconversion,EMU）[40,41]。1.3.1激發(fā)態(tài)吸收（ESA）激發(fā)態(tài)吸收主要表現(xiàn)為單個(gè)離子對(duì)泵浦光子的連續(xù)吸收，主要是指同一個(gè)離子從基態(tài)能級(jí)經(jīng)過連續(xù)雙光子或多光子吸收布居到能量較高的激發(fā)態(tài)能級(jí)的過程，如圖（1.3）所示。首先，基態(tài)能級(jí)G上的激活劑離子吸收一個(gè)泵浦光子躍遷到亞穩(wěn)態(tài)E1能級(jí)。然后若激發(fā)態(tài)能級(jí)E1和E2間的能量差與泵浦光子的能量相匹配，那么激發(fā)態(tài)能級(jí)E1的稀土離子會(huì)吸收這個(gè)光子，從而躍遷到E2能級(jí)。最后該光子會(huì)從激發(fā)態(tài)能級(jí)E2躍遷到基態(tài)能級(jí)G，同時(shí)發(fā)出一個(gè)具有更高能量的光子。值得注意的是，若滿足能量匹配，能級(jí)E2上的該離子也可躍遷至更高的激發(fā)態(tài)能級(jí)而形成三光子、四光子上轉(zhuǎn)換吸收。圖1.3激發(fā)態(tài)吸收上轉(zhuǎn)換Fig1.3Excitedstateabsorptionupconversion

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ultra-high sensitivity of rhodamine B sensing based on NaGdF4:Yb3+,Er3+@NaGdF4 core-shell upconversion nanoparticles[J]. Hanping Xiong,Qiuhong Min,Hongqing Ma,Lei Zhao,Wenbo Chen,Jianbei Qiu,Xue Yu,Xuhui Xu.  Journal of Rare Earths. 2019(04)



本文編號(hào)：3224733