發(fā)布時間：2018-01-16 01:30

  本文關(guān)鍵詞：單一金納米棒表面等離子共振增強(qiáng)單一稀土納米晶上轉(zhuǎn)換發(fā)光研究　出處：《華東師范大學(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(PL)是一種在低能量的激發(fā)光源的照射下產(chǎn)生更高能量的光子發(fā)射的過程。與傳統(tǒng)的有機(jī)染料和半導(dǎo)體納米材料相比,鑭系元素?fù)诫s上轉(zhuǎn)換納米晶具有優(yōu)越的化學(xué)和光譜性質(zhì),吸引了生物醫(yī)學(xué)、納米光電子學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域的科研工作者的廣泛關(guān)注。且由于鑭系元素?fù)诫s納米晶的主體和摻雜劑的不同,其上轉(zhuǎn)換光譜可在可見光到近紅外區(qū)域中調(diào)諧。然而,相對較低的上轉(zhuǎn)換效率抑制了其在實(shí)際應(yīng)用中的進(jìn)一步發(fā)展。為了提高稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米晶的發(fā)光效率以滿足實(shí)際需求,本論文基于表面等離子體共振效應(yīng),利用金納米棒與稀土摻雜納米顆粒相耦合以增強(qiáng)其上轉(zhuǎn)換發(fā)光,并對其發(fā)光特性和發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了探討。本學(xué)位論文研究了單一金納米棒對單一NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)/Mn~(2+)納米晶的上轉(zhuǎn)換發(fā)光的增強(qiáng)效應(yīng)。利用原子力顯微鏡針尖操控方法組裝不同直徑(27.3和46.7nm)但具有相似縱向表面等離子體共振峰的金納米棒,分別與單個NaYF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)/Mn~(2+)納米晶進(jìn)行耦合。實(shí)驗結(jié)果表明,當(dāng)金納米棒-NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mn~(2+)納米晶復(fù)合結(jié)構(gòu)中金納米棒的直徑是46.7nm時,上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)達(dá)到最大,大約為110倍,這是由于較大直徑的金納米棒(46.7nm)具有更大的散射截面和近場增強(qiáng)。并且,與單個NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mn~(2+)納米晶相比,與金納米棒耦合后的NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mn~(2+)納米晶的發(fā)光強(qiáng)度表現(xiàn)出對激發(fā)光偏振方向的強(qiáng)烈依賴性。另外,探測了與金納米棒耦合前后NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)/Mn~(2+)納米晶的激發(fā)和熒光輻射衰減壽命,發(fā)現(xiàn)與金納米棒耦合后納米晶的壽命均變小。有限差分時域(FDTD)理論模擬結(jié)果揭示了金納米棒的等離子體效應(yīng)改善了稀土摻雜納米晶激發(fā)和發(fā)射速率,與實(shí)驗結(jié)果相吻合。
[Abstract]:Up-conversion photoluminescence (PLL) is a kind of photonic emission process which produces higher energy under the irradiation of low energy excitation light source, compared with traditional organic dyes and semiconductor nanomaterials. Lanthanide doped up-conversion nanocrystals have excellent chemical and spectral properties, which have attracted biomedical and nano-optoelectronics. The upconversion spectra of lanthanide doped nanocrystals can be tuned from visible light to near infrared region due to the difference of the host and dopant of lanthanide doped nanocrystals. In order to improve the luminescence efficiency of rare-earth doped up-conversion nanocrystals to meet the practical requirements, this paper based on the surface plasmon resonance effect. Gold nanorods were coupled with rare earth doped nanoparticles to enhance their up-conversion luminescence. The luminescence characteristics and luminescence mechanism of mono-gold nanorods were studied in this dissertation, and the effects of single gold nanorods on single NaYF_4:Yb~(3 / TM ~ (3 / MN / MN ~ (2)) were investigated. The enhanced effect of up-conversion luminescence of nanocrystals. The au nanorods with different diameters (27.3 and 46.7 nm) were assembled by atomic force microscope (AFM) manipulation method, but with similar longitudinal surface plasmon resonance peaks. The results show that the structure is coupled with a single NaYF_4:Yb~(3 / TMT / MN ~ (2) nanocrystalline. When the diameter of gold nanorods in nanocrystalline composite structure is 46.7 nm, the diameter of gold nanorods is 46.7 nm. The upconversion luminescence intensity increased to about 110 times, which is due to the larger scattering cross section and near field enhancement of the large diameter gold nanorods (46.7 nm). Compared with a single NaYF_4:Yb~(3 / / Ern / MN _ (2) nanocrystalline. After coupling with gold nanorods, the luminescence intensity of the NaYF_4:Yb~(3 / Ern / Ern / MNO _ 2) nanocrystals shows a strong dependence on the polarization direction of excited light. The excitation and fluorescence decay lifetime of NaYF_4:Yb~(3 / Ern / Ern / MNO _ 2) nanocrystals were investigated before and after coupling with gold nanorods. It is found that the lifetime of nanocrystals becomes smaller after coupling with gold nanorods. The results of FDTD theoretical simulation show that the plasma effect of gold nanorods improves the excitation and emission rate of rare-earth doped nanocrystals. The results are in agreement with the experimental results.
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O482.31

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本文編號：1430980