【摘 要】
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本文以NaBaPO4作为基质材料,分析探究了 NaBaPO4:Eu3+-Yb3+下转换、NaBaPO4:Eu2+-Yb3+宽带量子剪裁及银纳米颗粒对量子剪裁的增强效应。NaBaPO4:Eu3+-Yb3+下转换和NaBaPO4:Eu
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本文以NaBaPO4作为基质材料,分析探究了 NaBaPO4:Eu3+-Yb3+下转换、NaBaPO4:Eu2+-Yb3+宽带量子剪裁及银纳米颗粒对量子剪裁的增强效应。NaBaPO4:Eu3+-Yb3+下转换和NaBaPO4:Eu2+-Yb3+宽带量子剪裁效应对提高硅太阳能电池的光电转换效率都具有重要的应用前景,并在实验上验证了银纳米颗粒在光的直接照射下可以产生局域表面等离子体激元(Localized surface plasmon resonance:LSPR),对NaBaPO4:Eu2+-Yb3+量子剪裁具有增强效应。本文的主要内容如下:1.采用高温固相反应法制备了 NaBaPO4:Eu3+-Yb3+下转换荧光粉。观测了NaBaPO4:Eu3+的发光特性,在394 nm紫外光的激发下,监测到Eu3+的特征发射,并得到Eu3+的最佳掺杂浓度为5%。NaBaPO4:Eu3+-Yb3+样品在394 nm紫外光激发Eu3+下,获得了对应于Yb3+:2F7/2→2F5/2发射的1004 nm的近红外光。测量了样品的可见和近红外荧光光谱以及Eu3+的衰减曲线,验证了 Eu3+到Yb3+的能量传递。研究表明:Yb3+的荧光强度和能量传递效率随着Yb3+掺杂浓度的变化而变化,当样品中Eu3+,Yb3+的掺杂浓度都为5%时,具有最强的近红外发光,Eu3+到Yb3+的能量传递效率为67.9%。2.采用高温固相反应法制备了 NaBaPO4:Eu2+-Yb3+宽带量子剪裁荧光粉。测量了NaBaPO4:Eu2+的荧光特性曲线,讨论了不同Eu2+掺杂浓度对发光性能的影响,得到其最佳掺杂浓度为4%。测量了样品在355 nm激发下的可见和近红外荧光光谱,验证了 Eu2+-Yb3+宽带量子剪裁效应的存在,得到Yb3+最佳掺杂浓度为20%。监测了Eu2+:4f5d能级的荧光衰减曲线,通过公式计算得到量子剪裁过程中的能量传递效率和量子效率。当Eu2+和Yb3+都是最佳掺杂浓度时即NaBaPO4:4%Eu2+-20%Yb3+的量子效率约为192.8%。3.采用化学还原法制备了球形Ag纳米颗粒,其粒径约为100 nm。将制备的Ag纳米颗粒按一定比例掺杂入NaBaPO4:Eu2+-Yb3+量子剪裁荧光粉中,分析了 Ag纳米颗粒的吸收光谱和NaBaPO4:Eu2+-Yb3+的荧光光谱,发现Ag纳米颗粒的吸收波长与荧光分子Eu2+的激发和发射波长在一定区域内都有所重合。因此在光的激发下,可以产生LSPR,从而增强近红外荧光辐射。在355 nm紫外光的激发下,观测到了NaBaPO4:Eu2+-Yb3+-Ag样品近红外荧光的增强现象。在监测1004nm近红外光的激发谱中,并未发现Ag纳米颗粒的吸收峰,证实了 Yb3+近红外发射的增强是由于LSPR,而不是由Ag纳米颗粒将能量传递给Yb3+所造成的。通过公式计算得到了Ag纳米颗粒对量子剪裁近红外荧光的增强因子,最大可达1.2337。
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