本文關(guān)鍵詞：鐿銩摻雜的鈦酸鋇反蛋白石光子晶體的制備及其發(fā)光性能的研究

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【摘要】：科技的進(jìn)步為人們的生產(chǎn)生活帶來便利的同時(shí),也給人和自然之間帶來不可避免的矛盾：人類對資源無休止的需求和自然界有限的資源供給；人類為獲得更大利益而不知節(jié)制地去破壞環(huán)境,導(dǎo)致土地沙漠化、空氣污染、水資源緊缺等。人們是否可以依靠技術(shù)的進(jìn)步解決這些問題,是很好的研究課題。在資源有限的情況下,提高資源的利用率是個(gè)很好的選擇。鈦酸鋇具有高的介電常數(shù),是優(yōu)良的鐵電性材料。自從被發(fā)現(xiàn)以來就受到廣泛的關(guān)注,被廣泛應(yīng)用在信息存儲(chǔ)、壓力傳感器、全息相機(jī)、穩(wěn)壓開關(guān)、壓電陶瓷等。稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光(UPC)又稱反斯托克斯發(fā)光,是指用低頻光激發(fā)出高頻光。將稀土元素?fù)诫s到半導(dǎo)體材料中,使其某種特性得到改善是當(dāng)今功能性材料研究的一個(gè)方向。鐿和銩之間具有很好的能級匹配,共摻可以提高銩的發(fā)光性能。將鐿銩摻入鈦酸鋇中,可以研究壓電效應(yīng)對鐿銩發(fā)光的影響。光子晶體是指介電常數(shù)成周期性變化的結(jié)構(gòu),具有光子帶隙(PBG)和光子局域等特性。其中光子帶隙可以通過結(jié)構(gòu)和介電常數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),而光子帶隙又可以對發(fā)光進(jìn)行調(diào)制：當(dāng)光的頻率落在光子帶隙內(nèi)時(shí),其發(fā)光強(qiáng)度受到抑制。所以,將鐿銩共摻的鈦酸鋇制備成光子晶體結(jié)構(gòu)時(shí),可以研究PBG對發(fā)光的影響。更有意義的是,由于鈦酸鋇的壓電特性,在外電場的作用下鈦酸鋇反蛋白石光子晶體會(huì)發(fā)生形變,從而影響其PBG位置,進(jìn)而影響鐿銩的發(fā)光。這樣,我們就可以研究PBG效應(yīng)和壓電效應(yīng)協(xié)同作用下的發(fā)光行為,制備出發(fā)光可調(diào)的功能材料�；谏鲜鏊枷�,采用無皂乳液法制備不同粒徑的聚苯乙烯微球,采用協(xié)同自組裝法制備不同PBG位置的三維蛋白石光子晶體模板。采用溶膠-凝膠法制備鐿銩共摻的鈦酸鋇溶膠,采用旋涂法將溶膠填充到蛋白石模板中,制備出具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的鐿銩共摻的鈦酸鋇。同時(shí),采用旋涂法在石英基底上制備出沒有反蛋白石結(jié)構(gòu)的鐿銩共摻的鈦酸鋇薄膜作為對比樣品。論文分別對聚苯乙烯三維蛋白石光子晶體、鈦酸鋇反蛋白石光子晶體和沒有光子晶體結(jié)構(gòu)的對比樣品做了xrd、透射率、掃描電鏡(SEM)、發(fā)光等測試。結(jié)果表明,制備的聚苯乙烯微球粒徑均勻、聚苯乙烯蛋白石光子晶體按照面心立方結(jié)構(gòu)排布整齊,具有良好的光子帶隙。鈦酸鋇反蛋白石光子晶體成相很好,和空氣孔組成周期性排布,構(gòu)成了反蛋白石結(jié)構(gòu),也具有良好的光子帶隙。鈦酸鋇反蛋白石光子晶體的發(fā)光特性和對比樣品相比,可以明顯地看出,反蛋白石結(jié)構(gòu)的發(fā)光受到了光子帶隙的調(diào)制：發(fā)光頻率落在光子帶隙中時(shí),發(fā)光受到明顯的抑制,而落在光子帶隙邊緣時(shí)發(fā)光獲得增強(qiáng)。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體 反蛋白石光子晶體 光子帶隙 上轉(zhuǎn)換發(fā)光 協(xié)同自組裝
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O734
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 引言13-15
• 1.1 課題研究的背景和意義13
• 1.2 課題研究的主要內(nèi)容13-15
• 第2章 光子晶體的分類、制備及其應(yīng)用15-24
• 2.1 光子晶體的概念及其特征15
• 2.2 光子晶體的分類15-16
• 2.3 光子晶體的制備方法16-20
• 2.3.1 自然界中的光子晶體16-17
• 2.3.2 三維光子晶體的人工制備17-20
• 2.3.2.1 鉆孔法17-18
• 2.3.2.2 層層堆積法18
• 2.3.2.3 自復(fù)制法18-19
• 2.3.2.4 光刻蝕法19
• 2.3.2.5 重力自組裝法19
• 2.3.2.6 靜電力自組裝19-20
• 2.3.2.7 毛細(xì)管力自組裝法20
• 2.3.2.8 垂直提拉法20
• 2.3.2.9 協(xié)同自組裝20
• 2.4 三維光子晶體的應(yīng)用20-24
• 2.4.1 光子晶體于高能反射鏡上的應(yīng)用20-21
• 2.4.2 光子晶體在光波導(dǎo)的應(yīng)用21
• 2.4.3 光子晶體在光纖上的應(yīng)用21-22
• 2.4.4 光子晶體在傳感器上的應(yīng)用22
• 2.4.5 光子晶體在染料敏化電池22-23
• 2.4.6 光子晶體在光催化上的應(yīng)用23-24
• 第3章 聚苯乙烯微球的制備24-29
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置及藥品24-25
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過程25-28
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置的組裝25-26
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)過程及注意事項(xiàng)26
• 3.2.3 聚苯乙烯微球溶液的處理26-27
• 3.2.4 聚苯乙烯微球溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定27-28
• 3.2.5 聚苯乙烯轉(zhuǎn)換率的測定28
• 3.3 本章小結(jié)28-29
• 第4章 三維光子晶體的制備與理論計(jì)算29-34
• 4.1 三維光子晶體光子的制備29-31
• 4.1.1 石英基底的親水處理29-30
• 4.1.2 三維光子晶體的自組裝自備30-31
• 4.2 模板的特性表征31-33
• 4.2.1 由帶隙位置計(jì)算微球粒徑31-32
• 4.2.2 三維光子晶體的測量32-33
• 4.3 本章小結(jié)33-34
• 第5章 溶膠-凝膠法制備Yb、Tm摻雜的鈦酸鋇34-39
• 5.1 鈦酸鋇的特性、應(yīng)用以及制備34
• 5.2 溶膠凝膠法制備Yb、Tm摻雜的鈦酸鋇34-36
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)器材及藥品34-35
• 5.2.2 鐿銩摻雜的鈦酸鋇溶膠的配置35-36
• 5.3 鈦酸鋇粉體的燒制及結(jié)構(gòu)表征36-38
• 5.3.1 干粉的燒制36-37
• 5.3.2 結(jié)果與表征37-38
• 5.4 本章小結(jié)38-39
• 第6章 鈦酸鋇反蛋白石光子晶體的制備39-44
• 6.1 三維光子晶體模板的預(yù)處理39
• 6.2 鈦酸鋇溶膠的填充39-40
• 6.2.1 模板輔助法的分類39
• 6.2.2 旋涂法制備鈦酸鋇反蛋白石光子晶體39-40
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表征40-43
• 6.4 本章小結(jié)43-44
• 第7章 反蛋白石結(jié)構(gòu)對UPC的影響44-50
• 7.1 無蛋白石結(jié)構(gòu)對比樣品的制備44
• 7.2 樣品的UPC測量44-45
• 7.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果45-50
• 第8章 結(jié)論與展望50-51
• 8.1 結(jié)論50
• 8.2 展望50-51
• 致謝51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加科研情況56

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