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在第一章概述了上转换发光的研究进展,研究意义,讨论了上转换发光机理,总结了常用的基质和激活剂离子,最后简要介绍了几种常用的制备方法。
第二章首先利用水热法并通过进一步热处理合成了1.5-3μm的单分散的稀土离子掺杂的Y2O3微米球。然后采用多种手段表征了所制备样品的物相和结构。结果表明,Y2O3:Re3+微米球为立方相结构,是由大约50nm的Y2O3纳米晶自组装形成的,而且Y2O3声子频率比较低(截止频率<600 cm-1),在900℃处理的样品中没有OH和CO基团,预示着900℃处理的样品将有较高的上转换发光效率。
在980 nm激光激发下,观察到了Er3+掺杂和Er3+、Yb3+共掺的Y2O3微米球的绿色(564 nm)、红色(661 nm)和弱的紫色(409 nm)上转换发光。通过上转换的激发光功率依赖关系表明红光和绿光主要是双光子过程引起的,而紫光发射则为三光子过程引起的。观察并分析了不同Er3+、Yb3+离子浓度对Y2O3:Er样品和Y2O3:Er,Yb样品上转换发光的影响。
测量了在785 nm激光激发下,Er3+掺杂Y2O3微米球的绿色(2H11/2、4S3/2→4I15/2)和红色(4F9/2→4I15/2)上转换发光。通过对上转换发光的激发光功率依赖关系和稀土离子浓度的研究,指出了上转换发光机制。
观察了在980 nm激光激发下,Y2O3:Yb3+,Tm3+,Er3+微米球在室温下的白色上转换发光,色坐标为(0.32,0.34)。根据稀土离子能级结构和以前文献报道,对所有的上转换发光峰都作了指认,并解释了从激发光功率依赖关系中观察到的绿光的三光子现象。
另外,研究了不同水热时间制备以及不同后退火处理温度的Y2O3:Eu3+微米球的荧光性质,并以此作为上转换发光研究样品的合成条件。
在第三章中介绍了Y2O3:Er3+(5%)薄膜的溶胶-凝胶法制备与性质研究。利用醋酸盐水解的溶胶-凝胶法与浸渍提拉法成功制备了Y2O3:Er3+(5%)薄膜。XRD表明900℃热处理的样品为典型的立方相结构,估算出其晶粒大小约为50 nm。FE-SEM图象显示薄膜致密均匀,无明显缺陷和裂缝,并且在FT-IR吸收谱中显示没有OH、CO基团存在,样品具有较高的上转换发光效率。
在785 nm和980 nm的激光激发下,都观察到两个绿色(2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁)和一个红色(4F9/2→4I15/2跃迁)的上转换发光。结果显示,利用溶胶-凝胶法制备的Y2O3:Er3+(5%)薄膜在上转换领域有着潜在的应用。
在第四章中,简要介绍了在白光LED用荧光粉材料方面的工作。采用传统的固相法制备了Sr2SiO4:Eu3+荧光粉,经过进一步还原得到了Sr2SiO4:Eu2+荧光粉,XRD显示均为α-Sr2SiO4相和β-Sr2SiO4的混合相。Sr2SiO4:Eu2+荧光粉可被近紫外光范围内的光激发,其发射光谱是由在425~650 nm范围内的两个宽的发射谱带组成,色坐标为(0.30,0.40),色温为6500 K,这两个发射谱带结合起来组成是白光发射,表明Sr2SiO4: Eu2+荧光粉是一种优良的可被近紫外芯片激发的白光LED用荧光粉。
第五章对本论文的主要工作进行了总结。