發(fā)布時間：2020-06-20 07:23

【摘要】：稀土離子摻雜的光子晶體在低閾值激光器、太陽電池、生物傳感和顯示等方面具有巨大的應用前景。但由于稀土離子吸收和發(fā)射截面小等問題導致發(fā)光效率不高,嚴重限制了其實際應用。因此稀土離子摻雜的光子晶體的發(fā)光調(diào)控和增強的研究具有重要的科學意義和應用價值。本論文提出通過反蛋白石和光子晶體異質(zhì)結來調(diào)控Er~(3+)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光,金和銀納米顆粒表面等離子體共振來增強發(fā)光中心的發(fā)光。實驗采用膠晶模板法制備了不同稀土離子摻雜的磷酸鹽反蛋白石光子晶體,研究其發(fā)光的性質(zhì)和機理,探討了光子帶隙和金和銀納米顆粒對光子晶體發(fā)光性質(zhì)的影響。通過模板輔助工藝制備了YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石和聚苯乙烯蛋白石組成的光子晶體異質(zhì)結,研究證實光子晶體異質(zhì)結顯示出兩個光子帶隙。研究了光子晶體異質(zhì)結構的兩個光子帶隙對YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響;觀察到了來自YbPO_4:Er~(3+)在反蛋白石和蛋白石的光子帶隙分別能抑制Er~(3+)的上轉(zhuǎn)換發(fā)射;反蛋白石和蛋白石組成的光子晶體異質(zhì)結的兩個光子帶隙重疊效應可以強烈抑制YbPO_4:Er~(3+)上轉(zhuǎn)換發(fā)光。通過測試YbPO_4:Er~(3+)光子晶體異質(zhì)結構的上轉(zhuǎn)換發(fā)光壽命分析了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的調(diào)控機理,結果表明被上轉(zhuǎn)換發(fā)光的抑制歸因于光子晶體異質(zhì)結構的布拉格反射引起的光子捕獲。提出了一種簡便的Au納米顆粒嵌入LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石的制備方法。在制備過程中,包含HAuCl_4的透明LaPO_4:Eu~(3+)溶膠滲入蛋白石模板中,燒結后,在LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石納米尺寸的內(nèi)壁中形成10-20nm的Au納米顆粒,獲得Au納米顆粒包埋的LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石。研究了Au納米顆粒的LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石的發(fā)光性能,觀察到Eu~(3+)離子的593,618和698 nm的發(fā)射峰,嵌入LaPO_4:Eu~(3+)反蛋白石的Au納米顆粒可以增強593,618和698nm的發(fā)光,這是由于金納米顆粒局域表面等離子體共振導致其激發(fā)場增強引起的。制備了Au和Ag納米顆粒包埋的YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石光子晶體,研究了Ag或Au納米顆粒對YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響,研究證實由于Ag或Au納米顆粒增強了激發(fā)場導致Er~(3+)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強。制備了YbPO_4:Er~(3+)和YbPO_4:Nd~(3+)/Er~(3+)反蛋白石光子晶體,研究了其光子帶隙對YbPO_4:Er~(3+)和YbPO_4:Nd~(3+)/Er~(3+)反蛋白石上轉(zhuǎn)換發(fā)光和近紅外發(fā)光的影響。結果表明,當Er~(3+)發(fā)射峰和光子帶隙重疊時,由于光子帶隙抑制了Er~(3+)的自發(fā)輻射,會使得Er~(3+)的可見光能級的電子弛豫到近紅外能級,導致其近紅外發(fā)光增強。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O734
【圖文】：

圖 1.1 普通發(fā)光示意圖Fig.1.1 Schematic of stokes emission料在吸收兩個或者兩個以上的低能量光子，，通過多個低能光子的共同作用下經(jīng)過上轉(zhuǎn)短波光子，最后將其輻射出去。五十年代稀是直到 60 年代上轉(zhuǎn)換的概念才被正式提出于上轉(zhuǎn)換發(fā)光。不同稀土的摻雜以及不同基幾種：本的上轉(zhuǎn)換過程，離子中的某一基態(tài)電子連躍遷回基態(tài)的同時釋放一個高能光子[16]。如 E0的電子吸收一個能量為 V1的光子的同時

圖 1.2 激發(fā)態(tài)吸收示意圖Fig.1.2 Excited state absorption)心具有部分相同或者完全相同的能級結構時，可以通過二[18]。能量傳遞上轉(zhuǎn)換發(fā)光可以根據(jù)不同情況分為以下四遞遞一般發(fā)生在不同種離子的中間，如圖 1.3 所示，其中當距離接近時，離子 A 會將能量傳遞給其附近離子 B 后返級 F1躍遷到較高中間能級 F2，當 B 離子能繼續(xù)從 A 離能級 F2躍遷到激發(fā)態(tài)能級 F3。即 A 離子連續(xù)的將能量傳斷的從基態(tài)或是中間能級躍遷到更高能級，最后發(fā)射出短

【參考文獻】

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本文編號：2722076