稀土离子掺杂的Y_2O_3微米球和薄膜的制备、结构与上转换发光性质研究

题名:稀土离子掺杂的Y_2O_3微米球和薄膜的制备、结构与上转换发光性质研究
作者:乔艳敏
学位授予单位:浙江师范大学
关键词:稀土发光;;上转换;;Y_2O_3微米球;;Y_2O_3薄膜;;Sr_2SiO_4:Eu~(2+)荧
光粉
摘要:
 本论文的主体包括五个章节。
 在第一章概述了上转换发光的研究
进展,研究意义,讨论了magnet lifter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Y_2O_3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,Y_2O_3∶Re~(3+)微米球为立方相结构
,是由大约50 nm的Y_2O_3纳米晶自组装形成的,而且Y_2O_3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Er~(3+)掺杂
和Er~(3+)、Yb~(3+)共掺的Y_2O_3微米球magnet lifter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
Er~(3+)、Yb~(3+)离子浓度对Y_2O_3:Er样品和Y_2O_3:Er,Yb样品上转换发光的
影响。
 测量了在785 nm激光激发下,Er~(3+)掺杂Y_2O_3微米球的绿色(~2H_
(11/2)、~4S_(3/2)→~4I_(15/2))和红色(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))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,Y_2O_3:Yb~(3+),Tm~(3+),Er~
(3+)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magnet lifter,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Y_2O_3:Eu~(3+)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Y_2O_3:Er~(3+)(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Y_2O_3:Er~(3+)(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magnet lifter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(~2H_
(11/2)→~4I_(15/2)和~4S_(3/2)→~4I_(15/2)跃迁)和一个红色(~4F_(9/2)→
~4I_(15/2)跃迁)的上转换发光。结果显示,利用溶胶-凝胶法制备的Y_2O_3:Er~
(3+)(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Sr_2SiO_4:Eu~
(3+)荧光粉,经过进一步还原得到了Sr_2SiO_4:Eu~(2+)荧光粉,XRD显示均为α-
Sr_2SiO_4相和β-Sr_2SiO_4的混合相。Sr_2SiO_4:Eu~(2+)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magnet lifter个发射谱带结合起来组成是白光发射
,表明Sr_2SiO_4:Eu~(2+)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。
学位年度:2009