稀土掺杂氧化锌荧光粉的合成及其上转换发光性质的研究

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1、中文摘要摘要上转换发光是一种吸收两个或两个以上的低能光子发射出一个高能光子的物理过程。上转换材料所具有的这一性质使其在短波长激光器、三维立体显示、红外辐射探测、激光防伪和生物荧光标记等领域具有广泛应用。传统的上转换发光基质材料通常为氟化物和稀土氧化物。多年来国内外学者对氧化锌材料的制备和其各种特性做了大量研究，并取得了许多成果，但对于稀土掺杂氧化锌上转换材料的制备方法、发光机理的研究却非常少。对于上转换发光材料而言，基质的声子能量被认为是影响上转换发光效率的最重要的因素之一，即声子能量越低，上转换发光效率越高。氧化锌具有较低的声子能量约437cm"1，且化学稳定性高，对环境友好

2、，这使得它有可能成为较理想的用于上转换发光的基质材料。本文通过固相法、燃烧法、沉淀法以及水热法四种方法制备稀土掺杂氧化锌上转换荧光粉，通过实验确定了四种工艺的基本参数，并对上转换发光机理进行了讨论。利用X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、荧光分光光度计等分析测试手段对合成物质的物相组成、形貌以及发光性能进行了研究。固相法合成了具有高红光色纯度的荧光粉。在980nmLD激发下，样品存在绿光和红光两个发射带，且红光发射强度远高于绿光发射强度。这是由于EP+离子4FTn和4Ill尼能级间的交叉弛豫过程(4F耽+4lll尼—，F吮+4F啦)有效地抑止了绿光发射能级的电子布居，

3、从而显著提高了红光发射效率，致使样品具有很高的红、绿光荧光分支比。分别考察了燃烧法、沉淀法、水热法制备的ZnO：Yb3+,Er3+荧光粉的形貌和上转换发光性质，并对上转换机理进行了讨论。结果表明：这三种方法得到的样品的形貌分别为无定形、球状和长柱状；同固相法合成的样品的发光性质不同，这三种方法合成的样品的发射谱均为绿光发射主导上转换光谱。分析认为不同的制备工艺和样品的粒径差异是导致的上转换发光性质不同的主要原因。关键词：制各工艺；氧化锌；上转换；稀土；英文摘要SynthesisandUp—conversionLuminescentPropertiesofRareEarthDop

4、edZincOxideAbstractUp-conversionluminescence(upL)isaphysicalprocesswhereonehighenergyphotonisemittedafterabsorbingtwoormorelowenergyphotons．Duetothischaracteristic,UPLmaterialsshowextensivelyapplicationsinshort—wavelaser,three-dimensionaldisplay,Igradializationdetection,laseranti—counterfeit

5、ingbrand，biologyfluorescentlabelandSOon．TraditionalUPLmaterialhostsarefluoridesandrare-earthoxides．Foryears，manyresearcheshavebeenperformed011thepreparationanddifferentcharacteristicsofzincoxide，andlotsofnewresultshavebeenobtained．However,therearefewresearchesonpreparationtechnologiesandupco

6、nversionluminescenceofrareearthdopedzincoxide．ForUPLmaterials，thephononenergyisconsideredasoneofthemostimportantfactors，vizhostmaterials、7lritlllowphononenergyhashighUPLefficiency．Thephononenergyofzrfieoxideisabout437cm-1．Sozincoxidewithquitelowphononenergy,Kghchemistrystabilityandeco—friend

7、lypropertyisexpectedtobeaexcellenthostmaterial．Inthisstudy,rareearthdopedzincoxidephosphorsweresynthesizedbysolidstatemethod，combustionmethod，precipitationmethodandhydrothermalmethod，Basictechnicalparameterswereconfirmedbyexperiments，andmechanismof