【光学硕士论文】上转换发光研究.docx

《【光学硕士论文】上转换发光研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【光学硕士论文】上转换发光研究.docx（62页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、硕士学位论文论文题目论文英文题目作者：XX导师：XX北京交通大学2011年12月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通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，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）导师签名:学位论文作者签名:签字日期:签字日期：年月日中图分类号：UDC:XXXX作者姓名：导师姓名：学位类别:学科专业:XXXX学校代码：XXXX密级：公开北京交通大学硕士/博土学位论文论文题目论

2、文英文题目XX学号：08122231XX职称：教授物理学位级别：硕士材料物理与化学研究方向：上转换发光北京交通大学2011年12月致谢本论文的工作是在我的导师XX教授的悉心指导下完成的，XX教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来侯延冰老师对我的关心和指导。师兄唐爱伟博士悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向唐爱伟博士表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间，冯志慧、张波、王琰、冯宇光、李娟娟、陆运章、孔祥飞等博士,谷洪亮、杨光、陈登岳、贾智帅、张新国等硕士同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表

3、达我的感激之情。另外特别感谢北京科技大学蒋清霞同学，给予我在测试、文献搜集中的帮助。中文摘要摘要：鼠标左键单击选择该段落，输入替换之。内容为小四号宋体。中文摘要应将学位论文的内容要点简短明了地表达出来，约300600字左右，字体为宋体小四号。内容应包括工作目的、研究方法、成果和结论。要突出本论文的创新点，语言力求精炼。为了便于文献检索，应在本页下方另起一行注明论文的关键词（3-8个），如有可能，尽量采用汉语主题词表等词表提供的规范词。图X幅，表X个，参考文献X篇。关键词：请输入关键词（3-8）,以分号分隔。分类号：请输入分类号（1-2）,以分号分隔。ABSTRACTABSTRACT:鼠标左键单

4、击选择该段落，输入替换之。内容为小四号TimeSNewRomanoV-般为300个左右实词。KEYWoRDS:请输入英文关键词，与中文关键词保持一致。以分号分隔。CLASSNO:请输入分类号，以分号分隔。序鼠标左键单击选择该段落，输入替换之。内容为小四号宋体。学位论文的序或前言，一般是作者或他人对本篇论文基本特征的简介，如说明研究工作缘起、背景、主旨、目的、意义、编写体例，以及资助、支持、协作经过等；也可以评述和对相关问题发表意见。这些内容也可以在正文引言中说明。目录中文摘要iiiABSTRACTiv序V第一章文献综述81.1 稀土元素的特性81.1.1 稀土元素的物理性质81.1.2 稀土元

5、素的化学性质81.1.3 稀土元素的光学性质91.2 上转化发光101.2.1 上转换发光的定义101.2.2 上转换发光的研究历史101.2.3 上转换发光的机制121.2.4 上转换效率151.2.5 级数的判别161.3 上转化发光材料161.3.1 上转化发光材料体系161.4 纳米材料简介171.4.1 定义181.4.2 纳米材料的性质181.4.3 举例说明纳米材料的特殊性质191.4.4 纳米多孔材料201.4.5 纳米上转化发光材料的制备方法211.5 本论文的主要工作23第二章Y2O3:El*纳米多孔上转换材料的合成及其性质的研究252.1 弓I言252.2 实验252.2

6、.1 试剂和仪器252.2.2 Y2O3:E/+上转换材料的合成252.2.3 材料在本文中的命名262.3 结果与讨论262.3.1 XRD测试262.3.2 FESEM表征282.3.3 Y2O3:EN*的上转换发光光谱312.3.4 退火温度对样品上转换发光的影响312.3.5 反应釜内反应时长对样品上转换发光性质的影响332.3.6 激发态寿命362.4 本章小结37第三章对激活离子、敏化离子掺杂浓度以及发光机理研究393.1 前言393.2 实验393.2.1 试剂和仪器393.2.2 Y2O3:E-+,Y2O3:Er3+,Yb+上转换材料的合成393.2.3 EN*掺杂浓度与上转换

7、发光强度的关系403.2.4 泵浦功率与丫2。3Er3+上转换发光强度的关系413.2.5 Y2O3:EN+上转换机理的分析433.2.6 敏化离子Yb*浓度对上转换发光的影响443.2.7 泵浦功率与丫2O3EF*,Yb3*上转换发光强度的关系453.2.8 Y2O3:E卢*,Yb3*上转换机理的分析4733结论：48_Toc262667795结论50参考文献51附录A索弓I53作者简历54独创性声明55学位论文数据集56第一章文献综述1.1 稀土元素的特性1.1.1 稀土元素的辘性质稀土元素，就是指元素周期表中HIB族中的铳、钮、镯系等17种元素的总称，常用R或RE表示。稀土元素的名称和化

8、学符号为：铳Sc、钮Y、锢La、铀Ce错Pr.铉Nd、铜Pm、铁Sm、错Eu、钱Gd、饿Tb、铺Dy、钦Ho、银Er、锈Tm、镜Yb、错Lu。它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。常把锢、铀、错、钛、铜、彭、铺称为轻稀土或者铺组稀土；而把轧、钺、镉、秋、饵、锈、镜、错、钮称为重稀土或者初组稀土1。稀土金属的一些基本物理性质见表L1。表1.1稀土金属的基本物理性质TabLlThebasicphysicalpropertiesofrareearth子数元素原子量离子半径(埃)密度(克/厘3)熔度()沸点()57La138.921.226.199205423058Ce

9、140.131.186.768804+5293059Pr140.921.166.769935+5302060Nd144.271.157.00710245318061Pm1471.14-62SM150.351.137.50410525163063Eu1521.135.166826+10149064Gd157.261.117.868135020273065Tb158.931.098.2531336253066Dy162.511.078.565148520233067Ho164.941.058.7991490233068Er167.271.049.05815001550263069Tm168.941

10、.049.31815001600213070Yb173.0416.959824+5153071Lu174.990.999.84916501750193021Sc44.970.832.99515501600275039Y88.921.064.472155230301.1.2 稀土元素的化学性质稀土元素的化学活性较强，其强度顺序为：由铳、钮至镯递增，而由锢至错逐渐减弱，其中以以锢、铀和错为最活泼。燃点：稀土金属燃点很低，钵为160C,错为190,钛为270。稀土元素能够生成稳定的氧化物、卤化物、硫化物。并且能够在较低的温度下能与氢、碳、氮、磷及其它一些元素相互反应。稀土金属能分解水(温度较低时慢，

11、温度较高时快)，易溶于盐酸、硫酸和硝酸中。稀土金属由于能形成难溶的氟化物和磷酸盐的保护膜，因而难溶于氢氟酸和磷酸中。稀土金属与碱不发生反应。(6)与氧作用：稀土金属在室温下，能与空气中的氧发生氧化反应。首先在其表面上氧化，依据所生成的氧化物的结构性质不同，继续氧化的程度各异。如翎、铀和错在空气中氧化速度快，而铉、铁和铝的氧化速度较慢，甚至能较长时间保持金属光泽。与氢作用(7)与氢作用：在室温下稀土金属能够吸收氢，温度升高吸氢速度加快。当加热至250C至J3OOC时，则吸氢作用较强烈，并能生成为REH(X=23)型的氢化物。稀土的氢化物较脆，并且在潮湿的空气中不稳定，易溶于酸和被碱所分解。在真空

12、中，当加热至1000以上时，可以释放出氢。因此这一性质常用于稀土金属粉末的制取。(8)与碳、氮作用：无论是固态稀土金属还是熔融状态金属，在高温下与碳、氮作用，均能生成REC2型和REN型化合物。其中稀土碳化物在潮湿空气中容易分解，生成乙块和碳氢化合物(约70%C?H?和2O%CH4)稀土碳化物能固溶在稀土金属中。(9)与硫作用：稀土金属与硫的蒸气作用，能够生成RE?S,和RES型的硫化物。稀土金属的硫化物特点是：化学稳定性和耐蚀性强、熔点高。(10)与卤素作用：在高于200的时，稀土金属均能与卤素发生剧烈化学反应，主要生成三价的REX3型化合物。稀土元素和卤素作用强度由氟向碘递减。(11)与金

13、属元素作用：稀土金属几乎能同所有的金属元素作用，生成不同的金属化合物，如：与镁生成：REMg,REMg2,REMg4等化合物(稀土金属微溶于镁元素)；-铝生成：RE3A1,RE3Al2,REA1,REA12,REAl3,RE3Al4等化合物；1.1.3 稀土元素的光学性质物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热之后，产生热辐射发光；一类为物体受激发，吸收能量并跃迁至激发态(非稳定态)，之后返回到基态的过程中，以光的形式放出能量。稀土化合物的基质和稀土元素为激活剂的发光材料多属于第二类。稀土元素原子具有丰富的能级，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，从而为多种能级跃迁创造了条件，获得多种发

14、光性能。稀土是一个巨大的发光材料宝库，在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着非常重要的作用2。1.2 上转化发光1.2.1 上转换发光的定义上转换过程就是：材料吸收两个光子或多个光子，产生的可见光的光子能量高于激发光的光子能量，称为上转换过程。因为上转换发光所发射的光子的能量比所吸收的光子的能量高，这违反了斯托克斯定律(anti-stocks),但是由于发射的高能量光子是通过吸收多个低能量光子激发而产生的，因此这种现象是符合能量守恒定律的。表现为：用红外光来激发一种材料，产生可见光3。1.2.2 上转换发光的研究历史20世纪40年代中期，上转换现象被ObrienB发现；20世纪50年代初，KaStlar开始研究稀土离子的上转换发光现象；20世纪60年代因夜视仪等军用目的的需要，上转换研究得到进一步的发展4o1966年，F.Auzel在制备错酸盐玻璃时，在用作激光的Yb3*-E*离子中，发现在激发态之间可能存在能量传递过程。当基质中共掺杂Yb3*离子时，能有效敏化稀土离子的发光，如在