Er_%273%2b_-Ho_%273%2b_-Tm_%273%2b_掺杂化合物上转换效率与特征荧光研究

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1、湘潭大学硕士学位论文Er<'3+>-Ho<'3+>-Tm<'3+>掺杂化合物上转换效率与特征荧光研究姓名：雷军辉申请学位级别：硕士专业：凝聚态物理指导教师：刘政威20050501雷军辉湘潭大学硕士论文60主要符号说明表P能量传输几率SAτs能级寿命W,W声子辅助能量传递几率，多声子弛豫几率petmpf,f实验振子强度，理论振子强度expcalh普郎克常数Z=h2πn折射率k玻尔茨曼常数J角动量量子数ΩJO参数iiU约化矩阵元A自发辐射几率calλ荧光波长η转换效率M类场参数A．U任一强度单位雷军辉湘潭大学硕士论文2摘要我们以上转换发光的相关理论为依据，采用单掺杂和双掺杂的方法

2、，设计上转换发光样品，得到了许多上转换效率高和色比关系特殊的样品。在攻读硕士期间，我们首先系统地用实验的方法研究了影响上转换效率的因素和提高上转换效率的措施，同时探索了控3+3+制色比的方法。然后制备了Ho/Yb共掺杂材料，在980nm激光激发下，观察到了很强的绿光输出，蓝绿上转换荧光色比特殊，我们利用上转换机理进行了合理的解释。在实验和研究的过程中我们得到了一些有意义的结论，这些结果对制备上转换荧光防伪材料具有积极的意义。本文的工作和结论如下：3+1Er上转换发光研究3+1.1（激发波长980nm）相同基质中Er单掺杂上转换的规律：稀土离子浓度对上转换效率影响很大，在浓度很

3、低的情况下,主要43+423+是步进吸收实现F9/2（Er），S3/2/H11/2(Er)的粒子数布居，而在3+3+高浓度情况下(摩尔浓度大于0.5%)主要是（Er-Er）离子对之间的能量传递实现这二个能级的粒子数布居。当它们向基态跃迁时，分别发射红、绿上转换荧光。二者比较而言，后者的上转换效率高。在这种基质材料中，稀土离子的溶解度是有限的，在浓度很高的情形下，稀土离子以微晶析出，导致上转换荧光淬灭，降低上转换效率。3+3+1.2在980nm激发下，Yb对Er的直接敏化作用很明显，能43+大大提高上转换效率。主要是合作敏化实现F7/2（Er）的粒子数布居，从而使上转换绿光的强

4、度增加速度比红光快，导致红绿荧光3+3+色比关系逆转。Tm虽然不能明显提高Er的上转换效率，但是通43+13+33+过正向和反向能量传递[F7/2（Er）→G4（Tm），F4（Tm）→43+3+I13/2（Er）]这种间接敏化方式，能够锐化红光，淬灭绿光，用Tm作敏化中心可以有效地控制红绿荧光的色比。雷军辉湘潭大学硕士论文33+2.Ho上转换发光研究3+3+制备了Yb/Ho共掺杂氟氧化物功能材料样品，在980nm激光的激发下，我们发现绿色上转换荧光强度比蓝光高很多。更有意义的是蓝光只有二个特殊的尖峰，分别位于490nm和485nm附近。3+3+3+3+我们认为这是Yb-Yb共

5、协上转换和Yb、Ho之间的能量传递共同作用的结果。关键词：上转换步进吸收能量传递直接（间接）敏化共协上转换雷军辉湘潭大学硕士论文4AbstractManysamplesdesignedbasedontherulesaboutup-conversion,whichhaveshownhighup-conversionefficiencyandparticularratioofdifferentluminescenceintensity(RD-LI),havebeenpreparedbysingle-dopedorco-dopedways.Theworkhasbeendonedur

6、ingmylearningandinvestigationprocessisdividedintotwoparts:(1)investigatedthefactorsaffectingtheup-conversionefficiencyandthewaystoimproveit,aswellasthetechniquetocontroltheRD-LI3+3+experimentally;(2)preparedHo/Ybco-dopedmaterialswithintensegreenluminescenceandcharacteristicintensityratiooft

7、heblueandgreenluminescenceunder980nmexcitation,anddiscussedtheup-conversionmechanisms.Wehavedrawnsomemeaningfulconclusions,whichisofsignificationforpreparingtheup-convertedmaterialstoguardagainstforge.Theachievementsandconclusionsarefollowing:3+1Theinves