稀土摻雜zno粉末的上轉換發(fā)光研究

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1、吳群湘潭大學碩士論文摘要近年來，由于其在紅外探測、三維顯示、海底通訊、生物標簽等方面的廣泛應用，上轉換發(fā)光材料引起了廣大研究者的密切關注。在上轉換發(fā)光材料的研究中，基質材料的選取是一個重要因素。目前常用的一些發(fā)光性能較好的材料在化學穩(wěn)定性、機械強度及熱穩(wěn)定性方面還有一些問題有待解決，這就給實際應用帶來了很多困難。因此尋找聲子能量低、轉換效率高、物理化學性能俱佳的新型基質材料成為上轉換發(fā)光材料研究中一個熱點。作為一種重要的光電與壓電相結合的直接帶隙寬禁帶半導體材料，ZnO以其優(yōu)異的物理化學穩(wěn)定性、較低的聲子頻-1率（437cm）在上轉換發(fā)光基質材料的應用上有著廣闊的前景?；?/p>

2、這樣的研究背景，本論文分別采用高溫氧化法和化學燃燒法合成了以ZnO為基質的稀土離子共摻雜上轉換發(fā)光材料，結合Raman光譜、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）以及熒光光譜等實驗結果對其上轉換發(fā)光特性和發(fā)光機理進行了分析，探討了摻雜方式、成分以及組織結構對上轉換發(fā)光效率的影響。我們的研究工作取得了一些很有意義的結果，主要內容如下：1、分別通過高溫氧化法和化學燃燒法制備了稀土離子共摻雜ZnO粉末。XRD、SEM以及Raman光譜等實驗結果表明稀土離子摻入到了ZnO基質晶格中，且回火后ZnO晶體的粒徑增大，結晶度變好，發(fā)光強度顯著增加。3+3+2、用兩種方法制備的Er/Yb

3、共摻雜ZnO粉末在980nm半導體激光激發(fā)下都觀察到了強烈的紅色上轉換熒光發(fā)射。其中，燃燒法制備的樣品的紅光發(fā)射強度占到了總強度的94.1%。相比于高溫氧化法制備的樣品，其色純度得到了大大的提高。3+3+3、在980nm半導體激光激發(fā)下，通過化學燃燒法制備的Ho/Yb共摻和3+3+Tm/Yb共摻ZnO粉末的發(fā)光分別以綠色（552nm）和藍色（477nm）上轉換熒3+3+3+3+3+光為主，且發(fā)光強度均隨著Yb/RE（RE=Ho，Tm）濃度比的增大而增強。3+3+4、在488nm氬離子激光激發(fā)下，高溫氧化法制備的Er/Yb共摻雜ZnO粉末產生了較強的紫色上轉換發(fā)光，發(fā)光強度隨

4、激發(fā)功率的變化關系表明其為雙光3+3+3+子過程，主要是通過Er-Yb-Er之間正向和反向的能量傳遞來實現(xiàn)的。我們的研究表明了ZnO作為基質材料將在未來的上轉換紅色熒光粉和紫外激光材料上有著潛在的應用價值。關鍵詞：ZnO；上轉換發(fā)光；高溫氧化法；化學燃燒法I吳群湘潭大學碩士論文ABSTRACTInrecentyears,rareearth(RE)dopedup-conversionopticalmaterialshavebeenextensivelystudiedowingtotheirpotentialapplicationsininfrareddetection,3Dd

5、isplay,underseacommunication,biologylabelandsoon.Thechoiceofhostmaterialisanimportantfactorintheresearchofup-conversionmaterials.Uptonow,chemicalstability,mechaniccharacteristicandthermalstabilityofthehostmaterialswithgoodluminescencecharacteristicsstillhavesomeproblemstobesolved.Therefore

6、itbecomesthehotspottofindthehostmaterialswithlowphononenergy,highconversionefficiency,goodphysicalandchemicalperformanceintheup-conversionresearch.Asanimportantphotoelectricandpiezoelectriccompoundsemiconductor,withadirectwidebandgap,ZnOhasapotentialapplicationinup-conversionfieldsbecauseo

7、fitsexcellentphysicalandchemicalstabilityandlowerphononenergy-1(437cm).Basedonthisbackground,inthisdissertation,wefabricatedseveralrareearthco-dopedZnOmaterialsthroughhightemperatureoxidationmethodandchemicalcombustionmethod.AccordingtotheresultsofRaman,X-rayd