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稀土掺杂钨酸钙多晶的制备及其上转换发光性能的研究

2020-12-13阅读(180)

稀土掺杂钨酸钙多晶的制备及其上转换发光性能的研究

论文摘要

利用高温固相法制备了CaWO4:Ho3+/Yb3+、CaWO4:Tm3+/Yb3+、CaWO4: Er3+/Yb3+和CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶。X-射线衍射分析表明制备的样品保持很好的CaWO4晶格结构。利用紫外-可见吸收光谱研究紫外吸收边的移动,确定稀土离子的掺杂规律。随着稀土离子掺杂浓度的增加,稀土离子能级跃迁所需要的能量随之改变。980 nm二极管激光器激发下,研究了稀土离子掺杂CaWO4多晶的上转换发光性能。CaWO4:Ho3+/Yb3+多晶的上转换光谱在545 nm和659 nm处分别有两个明显发射峰,上转换发光来自于Ho3+离子的5F4/5S2→5I8和5F5→5I8能级跃迁,功率曲线表明上转换过程都为两光子过程;CaWO4:Tm3+/Yb3+多晶的上转换光谱在473 nm处有明显的蓝光发射峰,上转换发光来自于Tm3+离子的1G4→3H6能级跃迁,功率曲线表明上转换过程同时包括两光子和三光子过程;CaWO4:Er3+/Yb3+多晶的上转换光谱在530 nm和552 nm处分别有两个明显的绿光发射峰,上转换发光来自于Er3+离子的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2能级跃迁,功率曲线表明上转换过程都为两光子过程。同时测试了样品的荧光衰减曲线,分析了上转换发光能级的荧光寿命,进一步研究上转换机理。980 nm二极管激光器激发下,CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶上转换光谱在474 nm、545 nm和659 nm处有三个明显发射峰,上转换蓝光发射来自于Tm3+离子的1G4→3H6能级跃迁,上转换绿光发射和红光发射分别来自于Ho3+离子的5F4/5S2→5I8能级和5F5→5I8能级跃迁。调节激光器泵浦功率和稀土离子(Yb3+和Ho3+)掺杂浓度可以控制三基色荧光的相对强度。随着泵浦功率的增强,色坐标逐渐向左下方移动;随着Yb3+离子和Ho3+离子掺杂浓度的不断增加,色坐标分别向左下方和右上方移动。最终得到了上转换发光十分接近标准色坐标（0.33, 0.33）的CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题的背景和意义
  • 1.2 钨酸钙基质材料简介
  • 1.2.1 钨酸钙晶体结构
  • 1.2.2 钨酸钙晶体的能带理论分析
  • 1.3 稀土上转换光谱理论
  • 1.3.1 稀土离子的能级结构
  • 1.3.2 稀土离子的上转换发光机理
  • 1.4 上转换发光材料的研究现状
  • 1.4.1 上转换发光玻璃材料
  • 1.4.2 上转换发光陶瓷材料
  • 1.4.3 上转换发光纳米晶材料
  • 1.4.4 上转换发光晶体材料
  • 1.5 本课题的主要研究内容
  • 第2章 实验方法和表征
  • 2.1 实验药品
  • 2.2 仪器设备
  • 2.3 实验流程
  • 4 多晶工艺参数的选择'>2.3.1 制备CaWO4多晶工艺参数的选择
  • 4 多晶粉的制备'>2.3.2 掺杂不同稀土离子CaWO4多晶粉的制备
  • 2.4 测试表征方法
  • 2.4.1 X-射线衍射分析
  • 2.4.2 紫外-可见吸收光谱
  • 2.4.3 上转换稳态发射光谱
  • 2.4.4 时间分辨光谱
  • 2.4.5 功率曲线
  • 4多晶的制备及缺陷研究'>第3章 稀土掺杂CaWO4多晶的制备及缺陷研究
  • 4 多晶的制备工艺'>3.1 稀土掺杂CaWO4多晶的制备工艺
  • 3.1.1 烧结条件对样品晶格结构的影响
  • 3.1.2 烧结条件对上转换发光强度的影响
  • 4 多晶的XRD 分析'>3.2 掺杂不同稀土离子CaWO4 多晶的XRD 分析
  • 3.3 掺杂稀土离子对吸收光谱的影响
  • 4:E13+/Yb3+多晶吸收光谱的影响'>3.3.1 E13+浓度对CaWO4:E13+/Yb3+多晶吸收光谱的影响
  • 3+浓度对CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶吸收光谱的影响'>3.3.2 Ho3+浓度对CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶吸收光谱的影响
  • 3+浓度对CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶吸收光谱的影响'>3.3.3 Yb3+浓度对CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶吸收光谱的影响
  • 3.4 本章小结
  • 4多晶的上转换发光性能研究'>第4章 稀土双掺CaWO4多晶的上转换发光性能研究
  • 4:Ho3+/Yb3+多晶的上转换发光性能研究'>4.1 CaWO4:Ho3+/Yb3+多晶的上转换发光性能研究
  • 4:Ho3+/Yb3+多晶的上转换稳态发射光谱'>4.1.1 CaWO4:Ho3+/Yb3+多晶的上转换稳态发射光谱
  • 4:Ho3+/Yb3+多晶的荧光寿命分析'>4.1.2 CaWO4:Ho3+/Yb3+多晶的荧光寿命分析
  • 4:Ho3+/Yb3+多晶的功率曲线分析'>4.1.3 CaWO4:Ho3+/Yb3+多晶的功率曲线分析
  • 4:Ho3+/Yb3+多晶的上转换发光机理'>4.1.4 CaWO4:Ho3+/Yb3+多晶的上转换发光机理
  • 4:Tm3+/Yb3+多晶的上转换发光性能研究'>4.2 CaWO4:Tm3+/Yb3+多晶的上转换发光性能研究
  • 4:Tm3+/Yb3+多晶的上转换稳态发射光谱'>4.2.1 CaWO4:Tm3+/Yb3+多晶的上转换稳态发射光谱
  • 4:Tm3+/Yb3+多晶的荧光寿命分析'>4.2.2 CaWO4:Tm3+/Yb3+多晶的荧光寿命分析
  • 4:Tm3+/Yb3+多晶的功率曲线分析'>4.2.3 CaWO4:Tm3+/Yb3+多晶的功率曲线分析
  • 4:Tm3+/Yb3+多晶的上转换发光机理'>4.2.4 CaWO4:Tm3+/Yb3+多晶的上转换发光机理
  • 4:E13+/Yb3+多晶的上转换发光性能研究'>4.3 CaWO4:E13+/Yb3+多晶的上转换发光性能研究
  • 4:E13+/Yb3+多晶的上转换稳态发射光谱'>4.3.1 CaWO4:E13+/Yb3+多晶的上转换稳态发射光谱
  • 4:E13+/Yb3+多晶的荧光寿命分析'>4.3.2 CaWO4:E13+/Yb3+多晶的荧光寿命分析
  • 4:E13+/Yb3+多晶的功率曲线分析'>4.3.3 CaWO4:E13+/Yb3+多晶的功率曲线分析
  • 4:E13+/Yb3+多晶的上转换发光机理'>4.3.4 CaWO4:E13+/Yb3+多晶的上转换发光机理
  • 4.4 本章小结
  • 4多晶上转换性能研究'>第5章 钬镱铥三掺CaWO4多晶上转换性能研究
  • 5.1 概述
  • 4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶光谱性能的影响'>5.2 泵浦功率对CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶光谱性能的影响
  • 5.2.1 泵浦功率激发对上转换光谱的影响
  • 5.2.2 泵浦功率对CIE 坐标的影响
  • 5.2.3 功率曲线分析
  • 3+浓度对CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶光谱性能的影响'>5.3 Yb3+浓度对CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶光谱性能的影响
  • 3+掺杂浓度对上转换光谱的影响'>5.3.1 Yb3+掺杂浓度对上转换光谱的影响
  • 3+掺杂浓度对CIE 坐标的影响'>5.3.2 Yb3+掺杂浓度对CIE 坐标的影响
  • 3+掺杂浓度对功率曲线的影响'>5.3.3 Yb3+掺杂浓度对功率曲线的影响
  • 3+浓度对CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶光谱性能的影响'>5.4 Ho3+浓度对CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶光谱性能的影响
  • 3+掺杂浓度对上转换光谱的影响'>5.4.1 Ho3+掺杂浓度对上转换光谱的影响
  • 3+浓度掺杂对CIE 坐标的影响'>5.4.2 Ho3+浓度掺杂对CIE 坐标的影响
  • 3+掺杂浓度的功率曲线的影响'>5.4.3 Ho3+掺杂浓度的功率曲线的影响
  • 4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶的上转换发光机理'>5.5 CaWO4:Ho3+/Yb3+/Tm3+多晶的上转换发光机理
  • 5.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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