本文關(guān)鍵詞：稀土離子摻雜硅酸鹽發(fā)光材料的制備及發(fā)光特性研究　出處：《大連海事大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料因其具有發(fā)射光譜帶窄、無背景發(fā)光以及無光漂白等特殊性質(zhì),在顯示與防偽技術(shù)、光存貯、可見激光器和光纖通訊等重要領(lǐng)域呈現(xiàn)巨大的應(yīng)用潛力,并得到廣泛關(guān)注。在上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的研究中,基質(zhì)材料的選擇對(duì)制備轉(zhuǎn)換效率高、應(yīng)用范圍廣的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料至關(guān)重要。由于堿土硅酸鹽具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì),并且抗紫外轟擊能力強(qiáng)、激發(fā)范圍寬,這些優(yōu)點(diǎn)使其成為上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)材料的良好選擇。本文通過高溫固相法在1400℃ 合成 Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+),Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+)、Yb~(3+),Ca_3Y_2Si_3O_(12):Tm~(3+)、Yb~(3+)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。在980nm和1550nm泵浦激發(fā)下討論樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性與發(fā)光機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容包括:1.采用高溫固相法在1400 ℃制備Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+)上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉。通過1550 nm泵浦激發(fā),樣品呈現(xiàn)典型的峰位位于550nm(綠光)和670nm(紅光)的Er~(3+)離子特征發(fā)射,其分別歸因于Er~(3+)離子~2H_(11/2)/~4S_(3/2)→~4_(115/2)、~4F_(9/2)→~4_(115/2)躍遷過程。樣品UCL強(qiáng)度與泵浦功率對(duì)數(shù)曲線關(guān)系表明,發(fā)光粉綠光與紅光連續(xù)吸收三光子能量實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)射。在低摻雜條件下發(fā)光粉的上轉(zhuǎn)換發(fā)射主要通過基態(tài)和激發(fā)態(tài)躍遷過程實(shí)現(xiàn)。Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+)(1%)樣品IR/IG約為12:1,具有高色純度的較強(qiáng)紅色發(fā)射。隨Er~(3+)離子濃度逐漸增大,樣品綠光發(fā)射相對(duì)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),而紅光發(fā)射強(qiáng)度則逐漸削弱。這與Er~(3+)離子之間的能量轉(zhuǎn)移過程有關(guān),即Er~(3+)離子對(duì)中~4I_(13/2)+~4I_(13/2)→~4I_(15/2)+~4I_(9/2) 和 ~4I_(13/2)+~4I_(9/2)→~4I_(15/2)+~2H_(11/2) 能量傳遞過程逐漸成為主要的傳遞機(jī)制。因此調(diào)節(jié)Er~(3+)離子摻雜濃度,可在相同基質(zhì)條件下獲得顏色可調(diào)的高色純度上轉(zhuǎn)換發(fā)光。2.采用高溫固相法制備Ca_3Y_2Si_3O_(12):Er~(3+)、Yb~(3+)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。在980nm泵浦激發(fā)下,樣品綠光、紅光上轉(zhuǎn)換發(fā)射峰位同樣位于550nm和670nm附近,均為雙光子吸收過程。并且隨敏化劑Yb~(3+)離子摻雜濃度的增加,綠光和紅光發(fā)射強(qiáng)度以及亮度均呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的變化趨勢(shì),Yb~(3+)最佳摻雜濃度為30%。當(dāng)樣品的Yb~(3+)摻雜濃度在20%至35%范圍時(shí),IG/IR數(shù)值為1.4,CIE中的色坐標(biāo)位置幾乎重合,發(fā)光顏色穩(wěn)定性良好。與單摻Er~(3+)樣品相比在敏化劑Yb~(3+)離子共摻雜下,Ca_3Y_2Si_3O_(12)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)發(fā)生顯著改變。3.采用高溫固相法制備Ca_3Y_2Si_3O_(12):Tm~(3+),Yb~(3+)上轉(zhuǎn)換藍(lán)色發(fā)光材料。在980 nm紅外激光器激發(fā)下,Tm~(3+)離子~1G_4→~3H_6與~3H_4→~3H_6能級(jí)躍遷使樣品發(fā)射較強(qiáng)藍(lán)光(475 nm)和近紅外光(810 nm);~1G_4→~3F_4能級(jí)躍遷使樣品發(fā)射較弱的紅光(650 nm)。樣品各發(fā)射峰強(qiáng)度與激發(fā)功率關(guān)系表明,藍(lán)光和紅光上轉(zhuǎn)換發(fā)射為三光子吸收過程、近紅外光上轉(zhuǎn)換發(fā)射為雙光子吸收過程。發(fā)光粉上轉(zhuǎn)換發(fā)射強(qiáng)度和發(fā)光亮度均隨Yb~(3+)離子濃度增加,均呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的變化趨勢(shì)。當(dāng)激發(fā)功率密度為 1.2W/cm~2時(shí),Ca_3Y_2Si_3O_(12):0.5%Tm~(3+),15%Yb~(3+)樣品(最佳摻雜濃度比)的 IB/IR為12:1,在CIE色坐標(biāo)中位于(X=0.1292,Y=0.1523)位置。在激發(fā)功率密度為3.9 W/cm~2激發(fā)下樣品的發(fā)光亮度可達(dá)6.8 cd/m~2,表現(xiàn)出良好藍(lán)光上轉(zhuǎn)換發(fā)射特性。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O482.31

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本文編號(hào)：1317861