稀土掺杂Lu2O3纳米材料的制备与发光性质.pdf

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1、中国科学技术大学博士学位论稀土掺杂Lu203纳米材料的制备与发光性l质作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：李丽凝聚态物理尹民教授二。一二年五月四日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’Sdegree^一一一●o■一●一‘一一PreparatIonandLUmlnescentPropertiesofRareEarthdopedLu203NanomaterialsAuthor：Speciality：一●tSupervisor：Fini

2、shedtime：LiCondensedMatterPhysicsProf．MinYinMay4也，2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关

3、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，可以将学位论文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、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。磁开口保密(——年)作者签名：蕉：函导师签名：摘要捅要稀土掺杂的纳米发光材料由于在荧光粉、生物荧光标记、三维立体显示、固体激光器、透明陶瓷、温度传感器和太阳能电池等领域都具有潜在的应用，引起了人们的广泛关注。氧化镥(Lu203)具有稳定的物理化学性能、较低的有效声子能量，易于实现稀土离子掺

4、杂等优点，是一种非常优秀的基质材料。本论文主要以稀土掺杂的Lu203纳米发光材料为研究对象，研究内容主要包含三个部分：第一部分首先概述了稀土离子的发光性质和稀土发光材料的研究热点，其次介绍了稀土发光材料常用的几种制备方法，然后给出了稀土上转换发光材料和下转换发光材料的研究现状和应用。第二部分是关于稀土掺杂的Lu203基上转换发光材料的研究，主要的研究内容和研究结果在第2章到第4章中进行论述。第三部分是稀土掺杂的Lu203基下转换发光材料的研究，主要的研究内容和研究结果在第5章中进行论述。本论文的主要研究内容和结果如下：

5、1、采用共沉淀法制备Y妒+和nn3+共掺杂的Lu203纳米晶，研究了，I’m3+浓度、Yb”浓度和沉淀剂溶液(NH4HC03)pH值对纳米晶的结构和上转换发光性质的影响，并对上转换机制进行分析。实验结果表明：制备出的纳米晶具有纯的Lu203相，结晶性较好。在980nln激光激发下，Lu203：2％yb3+,0．2％Tm3+、纳米晶发射出中心波长为490nnl的蓝光、653Din的红色和811Din的近红外上转换荧光，分别对应于Th3+离子的1G4_3H6、1G4—3F4和3H4—3H6跃迁。发射强度与激发功率的关系表明

6、，蓝光490nnl和红光653nin的发光是三光子过程，近红外81Din的发光是双光子过程。当Tm3+浓度掺杂超过0．2％时，出现浓度猝灭效应。并且随Yb3+离子浓度的增加，Tm”离子的蓝光、红光和近红外发光的强度都先增加后减小，当Yb3+的浓度为4％时，样品的上转换发光强度最强。所以yb3+,Tm3．+的最佳掺杂摩尔浓度分别为4％和O．2％。测量Tm3+的1G4和3H4能级的寿命随Yb3+浓度的变化，发现能级的寿命随着Yb3+浓度的增大而减小。这主要是因为Yb”浓度的增大使得Tm3+向Yb3+的反向能量传递几率增大，

7、同时也引入了更多的缺陷进入到基质晶格中。当沉淀剂溶液pH值为11时，Lu203：2％Yb3+，O．2％Tm”纳米晶的上转换发光强度最强，这主要是因为纳米晶的增大和减少了表面吸附OH。基团。在266nnl激发下，发现Lu203：O．2％Tm3+纳米晶的发光强度比Lu203：2％yb3+,0．2％Tm3+的发光强度要强，这主要是一方面可能存在Tm3+向Yb3+的能量传递，使得Tm3+的发光减弱。另一方面Lu203：0．2％Tm3+纳米晶的平均粒径大于Lu203：20／oYb3+,O．2％Tm3+纳米晶，比表面积减小，表面的

8、缺陷减少。2、采用溶胶凝胶法制备不同Li+掺杂浓度的Lu203：2％yb3+,0．5％Tm3+纳米晶，研究Li+离子掺杂对Lu203：2％yb3+,0．5％Tm3+纳米晶的上转换发光的增强效摘要应。实验结果表明Li+掺杂能够提高纳米晶的上转换发光强度，并且当Li+的掺杂浓度为7％时，上转换发光最强。通过实验和理论分析，提出了Li+