石墨烯-上转换纳米晶复合材料的光电及光热特性研究

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1、密级：公开中图分类号：O453硕士学位论文石墨烯-上转换纳米晶复合材料的光电及光热特性研究研究生：王逊导师：刘云新学科：物理学研究方向：凝聚态物理2018年06月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterResearchonPhotoelectricandPhoto-thermalPropertiesoftheGraphene-upconversionnanocrystallineCompositesCandidate：XunWangSupervisorandRank：YunxinLiuProfessor石墨烯-上转换纳米晶复合材料的光电

2、及光热特性研究学位类型学术型学位作者姓名王逊作者学号15010801005学科（专业学位类别)物理学研究方向（专业领域）凝聚态物理导师姓名及职称刘云新副教授实践导师姓名及职称刘云新副教授所在学院物理与电子科学学院论文提交日期2018年06月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书

3、本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要稀土上转换纳米晶（UCNPs）具有独特的荧光特性、化学与物理性质稳定等优势，并且可承受高温、高压和高功率条件下的红外激光辐射和紫外线辐射，受到了国内外材料研究工作者的青睐。目前，稀土上转换纳米晶在生物体内荧光标记、纳米探针检测、光电

4、材料与器件等领域具有重要的应用，在工业生产和市场规模不断壮大的过程中，上转换纳米晶将应用到其它新兴技术领域。本论文主要阐述了上转换纳米晶在光电材料和器件上的应用，制备了上转换纳米晶及石墨烯-纳米晶复合材料，并对上转换纳米晶的光学特性以及石墨烯-纳米晶复合材料的光电特性和光热特性进行检测。论文的主要内容如下：（1）制备了上转换纳米晶：通过溶剂热法合成尺寸均匀，上转换发光强度较高的NaGdF4:18%Yb3+/2%Er3+纳米晶。该纳米晶在980nm的红外光激发下可发出明显的可见光。0.5W/cm2和1.0W/cm2的红外激发功率对NaGdF4:18%Yb3+/2%Er3

5、+上转换纳米晶的荧光效率影响较明显。（2）制备了石墨烯-上转换纳米晶复合材料：利用光谱仪检测了其光学特性，UCNPs比其它五种纳米晶石墨烯复合材料的荧光特性要好很多，但五种复合材料中，只有UCNPs@GR(1：1)的荧光特性较好，并且在1.0W/cm2红外激光激发下UCNPs@GR(1：1)的荧光强度与UCNPs较为接近。（3）利用功能电源电表检测电流强度：发现只有UCNPs@GR(1：1)的V-I图像为线性，其它的V-I图像都是非线性。并且UCNPs@GR(1：5)的导电性是石墨烯的一半，但均高于其它复合材料。下面进一步测试其光电特性。（4）进行光电特性检测：当红外

6、激光功率从0.4W/cm2变化到0.6W/cm2时，UCNPs@GR(1：5)的光电效应十分明显，并且可以产生大量的光电流，红外激光激发下产生的最大光电流为0.01安培，比未用红外激光激发下产生的电流大1倍，跟石墨烯的导电能力相当。说明UCNPs@GR(1：5)是更适合的光电材料。下面进一步测试其光热特性。（5）进行光热特性检测：在红外激光以及红外激光和电压共同作用下，UCNPs@GR(1：5)有比较明显的光热效应，并且红外激光的作用时间和激光功率都对光热效应有影响。在紫外线的照射下UCNPs@GR(1：5)没有明显的光热效应。关键词：上转换；纳米晶；石墨烯；复合材料

7、；光电效应iiiAbstractRareearthupconversionnanocrystals(UCNPs)havetheuniqueadvantagesoffluorescencecharacteristics,chemicalandphysicalpropertiesstability,andcanwithstandinfraredlaserradiationandultravioletradiationunderhightemperatureandhighpowerconditions,andarefavoredbydomesticandf