镱激活的红外下转换材料的制备与发光性质研究.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又镱激活的红外下转换材料的制备及发光性质研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：曹雪琴日=j节凝聚态物理尹民教授二O一一年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreePreparationandSpeCtrOSCOpiCcharacterizationofyb3．．activednear．．infrareddownconversionmaterIaIs-■Author’SName：Speciality：一-叁；upervlsor：‘⋯‘'’tinishedrime：X

2、ueqinCaoCondensedMatterPhysicsProf．MinYinMay’201l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：避签字日期：划：必：掌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

3、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。?百公开口保密(——年)作者签名：莹匡答导师签名：签字日期：签字日期：垄!!：垒：2作者签名：拯201l每5月101日⋯●’，●‘一摘要论文包括四章。第一章是绪论部分，介绍了论文研究领域的基础知识和研究的相关背景知识。第二章到第四章是关于近红外量子剪裁材料的研究内容，包括Yb”掺杂CaM004纳米粉末材料发光性质的研究，以及碱金属离子掺杂对材料发光性质的影响和分析。论文的第一章为绪论部分，论述了本文研究内容的背景以及一些基本知

4、识，包括量子剪裁材料的研究背景和进展。首先给出了稀土发光材料研究的一些热点，然后讨论了光致发光的基本原理和稀土离子发光原理，最后介绍了红外量子剪裁现象和水热合成法、溶胶．凝胶制备方法。在论文的主体部分中，首先在第二章开始部分介绍了基质材料CaM004的结构和发光性质。然后在第二章到第四章详细讨论了CaM004：Yb"、CaM004：Yb”、Li+和CaM004：Yb”，Li+、Na+、K+的制备、表征及其发光性质。主要研究内容和结果如下：1．分别用水热法和溶胶凝胶方法制备了不同掺杂浓度的CaM004：Yb”纳米粉末材料。在266nm紫外光激发下，观察到峰值位于998nm的很强的近红外发射，源于

5、Yb3+的2F5／2．2F7／2禁戒跃迁。监狈t]998nm的发射，得到了一个波长位置在200．350rim宽带激发谱，谱峰位于270nm左右。可能是源于基质内部跃迁或者是yb3+．02。电荷迁移带的跃迁。为此，我们不仅做了一些简单的理论计算，还进行了大量的实验研究。首先测量了该材料的漫反射谱随掺杂Yb”离子浓度的变化，并将其与参考材料CaM004：Lu3+的漫反射谱进行比较，两个材料漫反射谱随Yb”离子浓度的相同变化趋势表明可能存在着基质基团M0042-至lJyb3+离子的能量传递。材料的室温和低温的激发和发射谱，红外和可见发光强度随Yb”离子浓度的变化，以及可见部分495nm荧光衰减变化规

6、律等，都证实了该激发峰源于基质CaM004本身M0042‘基团的内部跃迁，排除了Yb3+．O玉电荷迁移带跃迁的可能性。基质吸收的一个紫外光子可以通过共合作能量传递过程将能量有效地传给临近的两个yb3+离子，使之分别发射出两个红外光子。通过理论计算得到的下转换效率在掺杂Yb3+离子浓度为15％时高达182％，而且Yb”的猝灭浓度很高，高达10m01％。因而，该材料是一种很有潜在用于提高Si太阳能电池效率的量子剪裁材料，能够将太阳光中Si太阳能电池不能吸收的紫外光转换成其能吸收的禁带宽度附近的998nm红外光。2．用溶胶凝胶方法制备了Li+、Yb3+共掺的CaM004纳米粉末材料。研究了Li+离子

7、浓度对CaM004：Yb3+纳米粉末材料的Yb3+近红外发光强度和红外下转换效率的影响。当Li+浓度和所掺的Yb3+离子浓度相同时，所得的红外发射以及ABSTRACTThethesismainlyconsistsoffourchapters．Thefirstchapteristheintroductiontothethesiswhichbrieflydiscussesthebasicknowled