稀土掺杂SrYbF5材料的合成及上转换发光性质的研究.pdf

万方数据Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsThe Graduate SchoolCollege of Science Study on the synthesis and upconversion luminescence properties of rare earth codoped SrYbF5materialA Thesis inCondensed Matter byQing LiuAdvised byProf. Xiaohong YanSubmitted in Partial Fulfillmentof the Requirementsfor the Degree ofMaster of ScienceMarch, 2014万方数据承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容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。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名:日期:万方数据南京航空航天大学硕士学位论文I摘要稀土掺杂上转换发光材料在彩色显示、生物医学诊断、高密度光信息记录与存储等方面具有很大的潜在应用价值,在过去十几年里这种材料引起了人们极大的研究兴趣。与此同时,因为白光发射材料在三维显示、低能耗光源以及背景光等领域应用广泛,大量的研究集中到寻找白光发射材料上面。尽管有人已经报道了一些关于Tm3+/Er3+/Yb3+或者Tm3+/Ho3+/Yb3+三掺杂的白光发射工作,但是他们所选用的基质材料有很大的局限,因此继续探索更多能够实现白光发射的材料并研究其上转换发光机理还是一项很有意义的工作。本论文选取稀土掺杂的SrYbF5材料作为研究对象,利用水热合成法和共沉淀法分别制备出了稀土离子掺杂的SrYbF5纳米片和具备白光发射能力的SrYbF5荧光粉,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、能量色散X射线光谱仪(EDXS)和荧光光谱对样品形貌、上转换可调荧光发射和上转换白光发射进行了研究。主要工作概括为三点:1. 首先概述了稀土掺杂上转换材料的分类及在各领域的应用,介绍了稀土掺杂材料的多种制备方法,包括高温固相法、溶胶-凝胶(Sol-Gel)合成法、水热合成法、微波辐射合成法、共沉淀合成法等。本工作采用水热法和和共沉淀法来合成稀土掺杂的SrYbF5上转换发光材料。2. 采用水热合成法制备了一系列纳米片形貌的Er3+/Tm3+离子共掺杂的SrYbF5材料。使用PVP作为表面活性剂,在200℃条件下合成了SrYbF5纳米片。通过XRD,SEM,HRTEM,SAED和上转换荧光光谱等分析手段详细的研究了SrYbF5纳米片的微观结构和光学性质。上转换荧光光谱表明Er3+离子单掺杂时样品在980nm激光激发下以红色上转换荧光(660 nm)为主,而Er3+-Tm3+离子共掺杂时样品发出蓝绿红以及红外共七个波段的发射光,中心波长分别为474 nm, 522 nm, 543 nm, 654 nm, 679 nm, 699 nm和803nm。随着Tm3+离子浓度逐渐增大,Er3+离子发光强度先增强后减弱,这说明Tm3+离子能够将能量传递给Er3+离子以调节其上转换发光。3. 使用共沉淀法制备了一系列Tm3+/Ho3+离子掺杂的SrYbF5荧光粉。利用XRD和荧光光谱对样品结构及上转换白光发射性质进行了研究。稀土离子的掺杂浓度和激发光功率都对样品上转换发光有影响。,稀土离子浓度为1%Tm3+/%Ho3+时,在980nm红外光激发下可以观察由上转换蓝、绿、红三基色拟合成的白光,样品的CIE色坐标值为(, ),和标准白光的色坐标值(, )非常接近。关键词:稀土离子,上转换发光,SrYbF5,荧光粉,白光发射万方数据稀土掺杂SrYbF5材料的合成及其上转换发光性质研究IIAbstractDuring the past decades, upconversion luminescence of rare earth (RE) ions doped material hasbeen received much interest due to their wide potential applications in color display, biomedical diagn