nalamgwo6yb3+er3+上转换荧光粉的制备及发光性能系(院)【字数：12009】
本论文采用高温固相法，制备了上转换荧光粉，其中以NaLaMgWO6为基质材料，以Yb3+/Er3+为稀土掺杂离子。本实验选用的激发光源是波长为980nm的红外光，在该波长的红外光激发下可以清楚地观测到样品发射出较亮的绿色光。通过对制备得到的样品进行X射线衍射、荧光光谱等手段表征，研究其发光特性。本实验通过改变Er3+/Yb3+的掺杂浓度，研究其对样品发光性能的影响，采用控制变量法，寻找最佳的掺Er3+浓度和Yb3+浓度，并对最佳双掺浓度的样品进行一系列的测试，探究其发光性能。
目录
第一章、绪论 1
1.1上转换发光材料简介 1
1.1.1上转换发光的概念 1
1.1.2上转换发光机制 1
1.2稀土发光材料简介 3
1.2.1稀土元素简介 3
1.2.2稀土发光材料的应用 3
1.3上转换发光材料的稀土掺杂 4
1.4上转换发光材料的制备方法 5
1.4.1高温固相法 5
1.4.2溶胶凝胶法 5
1.4.3沉淀法 5
1.4.4水热法 6
1.4.5微波辐射法 6
1.5上转换发光材料研究进展及应用 6
1.6本课题研究的内容和意义 7
1.6.1研究的内容 7
1.6.2研究的意义 7
第二章、实验部分 8
2.1实验器材 8
2.2实验药品 8
2.3样品的制备 9
2.4样品的测试与表征 10
2.4.1XRD表征 10
2.4.2荧光测试 11
2.4.3色度表征 11
第三章、Yb3+/Er3+共掺的NaLaMgWO6发光性能分析 12
3.1不同Er3+掺杂浓度的NaLaMgWO6:Yb3+/Er3+材料的性能分析 12
3.1.1结构表征 12
3.1.2荧光光谱 13
3.1.3激发功率对最佳掺杂浓度样品的影响 14
3.1.4色坐标 15
3.2不同Yb3+掺杂浓度的NaLaMg *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
WO6:Yb3+/Er3+材料的性能分析 16
3.2.1结构表征 16
3.2.2荧光光谱 17
3.2.3激发功率对最佳掺杂浓度样品的影响 18
3.2.4色坐标 19
3.3小结 20
第四章、Yb3+/Er3+单掺的NaLaMgWO6发光性能分析 21
4.1不同Yb3+掺杂浓度的NaLaMgWO6:Yb3+的发光性能分析 21
4.1.1荧光光谱 21
4.2不同Er3+掺杂浓度的NaLaMgWO6:Er3+的发光性能分析 22
4.2.1荧光光谱 22
4.3小结 23
第五章、结论 24
参考文献 25
致谢 26
第一章、绪论
1.1上转换发光材料简介
1.1.1上转换发光的概念
发光指的是其中的物质吸收能量后其剩余的能量通过光辐射所释放出来的现象，可分为光致发光、电致发光、生物发光等[1,8]。而光致发光是指材料在特定光源激发下产生发射光的现象[2]。一般来说，因为材料释放出部分能量是由于自身的晶格振动而以热辐射的形式表现，所以激发光比发射光的波长要短，能量要高，即斯托克斯定律(stokes law)，我们通常称之为下转换发光。上转换发光同样属于一种光致发光，它与下转换发光不同的地方是：它是由波长较长的光(一般是红外光)激发，从而发射出波长较短的光的现象，因此被称为上转换发光，这个过程通常是基于双光子或者多光子吸收机制，也叫做反斯托克斯(antistokes)过程[35]。
1.1.2上转换发光机制
上转换发光机制可分为4种方式：激发态吸收，双光子吸收，能量传递上转换以及光子雪崩上转换[67]。
(1)激发态吸收(ESA)
激发态吸收对于上转换发光来说是一个最基本的过程，即离子处于基态时吸收了一个光子后跃迁至某一激发态，然后又吸收另一光子而跃迁至更高的激发态，随后辐射跃迁回到基态[9]。图11为激发态吸收的示意图。处于E0能级的离子吸收了一个某一频率的光子随之跃迁到中间态E1能级，又在E1能级吸收了一个另一频率的光子后跃迁至E2能级，当处于激发态能级E2的离子跃迁回到基态E0时，会发射能量更高的光子。
/
图11.激发态吸收示意图
(2)双光子吸收(TPA)
双光子吸收是离子借助激光，同时吸收两个光子从而跃迁到高能态的一个过程[10]。图12为双光子吸收的示意图。处于E0能级的离子同时吸收两个光子从而跃迁至E2能级。处于高能级E2的离子跃迁回到基态E0时，将发射能量更高的光子。
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图12.双光子吸收示意图
(3)能量传递上转换(ETU)
处于激发态且所含能量相近的两个离子，其中一个离子跃迁回低能态，并将能量传递给另一个离子，同时使另外一离子跃迁至更高的能态[11]。能量传递上转换又可分为连续能量传递和交叉驰豫。
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图13.连续能量传递(a)和交叉驰豫(b)示意图
图13(a)很好地解释了连续能量传递上转换过程。受主离子接受施主离子从激发态跃迁回基态所放出的能量，从而跃迁到激发态，处在激发态的离子可以接受此能量后跃迁到更高的能级，使得其跃迁回到基态时所发射的光子能量更高。
图13(b)为交叉驰豫上转换的示意图。两个处于激发态的离子，其中一个离子无辐射驰豫至低能级，并把能量传递给另一离子，该离子接受能量后跃迁至更高的能级，使得其跃迁回到基态时所发射的光子能量更高。
目录
第一章、绪论 1
1.1上转换发光材料简介 1
1.1.1上转换发光的概念 1
1.1.2上转换发光机制 1
1.2稀土发光材料简介 3
1.2.1稀土元素简介 3
1.2.2稀土发光材料的应用 3
1.3上转换发光材料的稀土掺杂 4
1.4上转换发光材料的制备方法 5
1.4.1高温固相法 5
1.4.2溶胶凝胶法 5
1.4.3沉淀法 5
1.4.4水热法 6
1.4.5微波辐射法 6
1.5上转换发光材料研究进展及应用 6
1.6本课题研究的内容和意义 7
1.6.1研究的内容 7
1.6.2研究的意义 7
第二章、实验部分 8
2.1实验器材 8
2.2实验药品 8
2.3样品的制备 9
2.4样品的测试与表征 10
2.4.1XRD表征 10
2.4.2荧光测试 11
2.4.3色度表征 11
第三章、Yb3+/Er3+共掺的NaLaMgWO6发光性能分析 12
3.1不同Er3+掺杂浓度的NaLaMgWO6:Yb3+/Er3+材料的性能分析 12
3.1.1结构表征 12
3.1.2荧光光谱 13
3.1.3激发功率对最佳掺杂浓度样品的影响 14
3.1.4色坐标 15
3.2不同Yb3+掺杂浓度的NaLaMg *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
WO6:Yb3+/Er3+材料的性能分析 16
3.2.1结构表征 16
3.2.2荧光光谱 17
3.2.3激发功率对最佳掺杂浓度样品的影响 18
3.2.4色坐标 19
3.3小结 20
第四章、Yb3+/Er3+单掺的NaLaMgWO6发光性能分析 21
4.1不同Yb3+掺杂浓度的NaLaMgWO6:Yb3+的发光性能分析 21
4.1.1荧光光谱 21
4.2不同Er3+掺杂浓度的NaLaMgWO6:Er3+的发光性能分析 22
4.2.1荧光光谱 22
4.3小结 23
第五章、结论 24
参考文献 25
致谢 26
第一章、绪论
1.1上转换发光材料简介
1.1.1上转换发光的概念
发光指的是其中的物质吸收能量后其剩余的能量通过光辐射所释放出来的现象，可分为光致发光、电致发光、生物发光等[1,8]。而光致发光是指材料在特定光源激发下产生发射光的现象[2]。一般来说，因为材料释放出部分能量是由于自身的晶格振动而以热辐射的形式表现，所以激发光比发射光的波长要短，能量要高，即斯托克斯定律(stokes law)，我们通常称之为下转换发光。上转换发光同样属于一种光致发光，它与下转换发光不同的地方是：它是由波长较长的光(一般是红外光)激发，从而发射出波长较短的光的现象，因此被称为上转换发光，这个过程通常是基于双光子或者多光子吸收机制，也叫做反斯托克斯(antistokes)过程[35]。
1.1.2上转换发光机制
上转换发光机制可分为4种方式：激发态吸收，双光子吸收，能量传递上转换以及光子雪崩上转换[67]。
(1)激发态吸收(ESA)
激发态吸收对于上转换发光来说是一个最基本的过程，即离子处于基态时吸收了一个光子后跃迁至某一激发态，然后又吸收另一光子而跃迁至更高的激发态，随后辐射跃迁回到基态[9]。图11为激发态吸收的示意图。处于E0能级的离子吸收了一个某一频率的光子随之跃迁到中间态E1能级，又在E1能级吸收了一个另一频率的光子后跃迁至E2能级，当处于激发态能级E2的离子跃迁回到基态E0时，会发射能量更高的光子。
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图11.激发态吸收示意图
(2)双光子吸收(TPA)
双光子吸收是离子借助激光，同时吸收两个光子从而跃迁到高能态的一个过程[10]。图12为双光子吸收的示意图。处于E0能级的离子同时吸收两个光子从而跃迁至E2能级。处于高能级E2的离子跃迁回到基态E0时，将发射能量更高的光子。
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图12.双光子吸收示意图
(3)能量传递上转换(ETU)
处于激发态且所含能量相近的两个离子，其中一个离子跃迁回低能态，并将能量传递给另一个离子，同时使另外一离子跃迁至更高的能态[11]。能量传递上转换又可分为连续能量传递和交叉驰豫。
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图13.连续能量传递(a)和交叉驰豫(b)示意图
图13(a)很好地解释了连续能量传递上转换过程。受主离子接受施主离子从激发态跃迁回基态所放出的能量，从而跃迁到激发态，处在激发态的离子可以接受此能量后跃迁到更高的能级，使得其跃迁回到基态时所发射的光子能量更高。
图13(b)为交叉驰豫上转换的示意图。两个处于激发态的离子，其中一个离子无辐射驰豫至低能级，并把能量传递给另一离子，该离子接受能量后跃迁至更高的能级，使得其跃迁回到基态时所发射的光子能量更高。
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