【摘 要】
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上转换发光材料因为卓越的发光能力,在医学领域、太阳能领域、红外防伪等方面有着巨大的发展潜力。NaGdF4是上转换效率比较高的基质材料之一,因晶体表面缺陷、荧光猝灭现象等原因导致其发光效率较低。本文通过溶剂热法合成Al3+掺杂的纳米颗粒NaGdF4:Er3+/Yb3+,探究了掺杂0～at.17.5%的Al3+对纳米颗粒物相、形貌及上转换发光性能的影响。采用真空法制备了Ag/介质层/UC层复合薄膜,研
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上转换发光材料因为卓越的发光能力,在医学领域、太阳能领域、红外防伪等方面有着巨大的发展潜力。NaGdF4是上转换效率比较高的基质材料之一,因晶体表面缺陷、荧光猝灭现象等原因导致其发光效率较低。本文通过溶剂热法合成Al3+掺杂的纳米颗粒NaGdF4:Er3+/Yb3+,探究了掺杂0～at.17.5%的Al3+对纳米颗粒物相、形貌及上转换发光性能的影响。采用真空法制备了Ag/介质层/UC层复合薄膜,研究了Ag薄膜厚度以及介质层的种类、厚度对其对NaGdF4:Er3+/Yb3+上转换发光的影响。本论文的主要研究内容以及获得的结果如下:本文成功合成了形貌均匀的纯六方相NaGdF4纳米棒,研究得到Al3+的掺杂对NaGdF4:Er3+/Yb3+纳米颗粒的荧光增强有着显著影响,在掺杂at.15%的Al3+时,纳米晶获得最强的红绿光发射强度和~4F9/2能级上最长的荧光寿命。掺杂Al3+增强上转换发光的根本原因是Al3+的掺杂使得Er3+离子周围局部晶体场增强以及颗粒表面吸附基团的减少所致。研究了不同厚度的Ag薄膜的光学性能及形貌。在此基础上,制备了Ag/介质层（Ti O2、Al2O3、Hf O2）/UC层复合薄膜结构,结果表明这三种介质都可以增强UC膜的上转换发光强度,其中Al2O3介质的荧光增强效果最佳,其厚度为15 nm时,获得最强的红绿光增强倍数分别为9.7和9.9倍。~4F9/2态、~4S3/2态的荧光寿命分别为0.3611 ms、0.1317 ms。介质增强上转换性能效果不同是由于Ti O2、Hf O2存在激子吸收效应或缺陷复合所引起的。除此之外,制备Ag/Al2O3/Ag/UC复合薄膜结构,通过改变Ag薄膜的厚度来调控上转换发光,研究发现与Ag/Al2O3/UC复合薄膜结构相比,红绿光分别增强了1.72和1.43倍。荧光强度增强是复合薄膜结构内部的多重等离子耦合效应引起的。总之,本文通过采用Al3+掺杂的方法提高NaGdF4:Er3+/Yb3+纳米粒子的上转换发光强度,并制备了复合薄膜结构增强了上转换发光性能,为提升太阳能的效率提供了一定的实践依据。
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