镱铒掺杂AZO多晶材料制备及上转换发光性能研究.pdf

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1、硕士学位论文镱铒掺杂AZO多晶材料制备及上转换发光性能研究INVESTIGATIONONPREPARATIONANDUPCONVERSIONLUMINESCENCEPROPERTIESOFYTTRIUMERBIUMCO-DOPEDAZOPOLYCRYSTALLINEMATERIALS张志荣哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O734.3学校代码：10213国际图书分类号：535.3密级：公开理学硕士学位论文镱铒掺杂AZO多晶材料制备及上转换发光性能研究硕士研究生：张志荣导师：王锐教授申请学位：理学硕士学科：物理化学所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O734.3U.D.C:535.3DissertationfortheMasterDegreeinScienceINVESTIGATIONONPREPARATIONANDUPCONVERSIONLUMINESCENCEPROPERTIESOFYTTRIUMERBIUMCO-DOPEDAZOPOLYCRYSTALLINEMATERIALSCandidate：ZhirongZhangSupervisor：Prof.RuiWangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：Phy

3、sicalchemistryAffiliation：SchoolofChemistryandchemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要随着现代社会的发展，上转换发光材料因其能够将近红外光转变为可见光而成为研究热点，随着研究的深入，目前已经应用在太阳能电池、显示器、光伏器件、生物成像以及药物传送等方面。Al掺杂ZnO材料（AZO）作为一种新型的n型半导体材料广泛地应用于太阳能电池以及液晶显示器上

4、。若赋予AZO材料发光性能，将导电性能与发光性能集一身，对于光电器件、太阳能电池的应用将具有重要意义。本论文通过溶胶-凝胶法合成镱铒掺杂AZO材料，通过XRD物相分析、SEM微观形貌分析、上转换发光光谱测试确定合成AZO材料的最佳工艺参数为：煅烧温度600℃，煅烧时间为2h，柠檬酸和尿素作为分散剂。3+3+3+测试不同的Al掺杂浓度对Yb/Er/AZO发光材料的影响，发现掺杂浓度增强，AZO多晶材料结晶度增加，微观形貌由孔状结构转变为片状结构。同时上转3+3+换发光的光色从红光逐渐转变成绿光。分析稀土离子掺杂浓度对Yb/Er/AZO多晶材料上转换发光性能的影响，发现其影响目前只体

5、现在发光强度以及结晶度上，由此可以确定最佳的稀土离子掺杂浓度以实现更好的上转换发光。研究功率对上转换发光性能的影响，发现功率可以调节红绿蓝光强的比值。3+3+在未掺杂Al离子时，增强功率可以使得光色从红→白→绿变化。在掺杂Al后，3+虽然红绿光强度比也在变化，但是基本属于单色光输出。如在1、2、3和4mol%Al时分别输出了红、白、黄和绿光。2mol%的白光输出较为稳定，这是首次使用双掺杂稀土离子实现的白光输出。这种在AZO基质材料中实现光色的调节对于彩色显示和LED照明等应用方面具有重要理论和现实意义。3+3+3+研究不同温度下Yb/Er/AZO多晶材料的上转换发光情况，发现E

6、r的温度23+耦合能级的敏感系数1624.12/T，相比于基于Er的其他基质材料，AZO材料的温度敏感系数较高，说明AZO材料非常适合应用于温度传感器上进行温度探测。关键词：AZO；上转换发光；温度敏感；光色转变；溶胶-凝胶-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofmodernsociety,up-convertingluminescentmaterialshavebecomearesearchhotspotduetotheirabilitytoconvertnear-infraredlightintovisiblelight.W

7、iththedeepeningofresearch,Theyhavebeenappliedtosolarcells,multicoloreddisplays,photovoltaicdevices,biologicalimaging,anddrugdelivery.Al-dopedZnOmaterialiswidelyusedasanewtypeofn-typesemiconductormaterialinsolarcellsandLCD(liquidcrystaldisplay