Er~(3+):NaYF_4纳米晶玻璃陶瓷的发光特性及量子剪裁研究

【摘要】Er3+:NaYF4纳米晶玻璃陶瓷是一种新型的光功能材料,它是由氧化物玻璃相和纳米晶相构成的复合材料。由于该材料既有纳米相优越的光学特性,也有玻璃基体良好的化学稳定性和力学性能,在光通讯、光放大、上转换器件和太阳能电池等方面具有重要的应用前景。本论文主要研究了Er3+:NaYF4纳米晶玻璃陶瓷的光辐射特性、量子剪裁特性及动力学过程。1、研究了纳米晶对Er3+:NaYF4玻璃陶瓷发光特性的影响。在确定晶相已经形成的基础上,基于Judd-Ofelt理论,分别对Er3+:NaYF4纳米晶的玻璃陶瓷和未经过晶化处理的前驱玻璃样品中稀土离子的强度参量进行了计算和分析,确认稀土离子已经掺入到纳米晶,并分析了稀土离子周围的晶场环境变化和光谱特性,利用荧光衰减曲线计算出稀土离子掺入纳米晶颗粒的百分比。2、研究了Er3+:NaYF4纳米晶玻璃陶瓷的红外量子剪裁特性。根据Er3+离子的能级特征,建立了量子剪裁的示意图。利用激发光谱和荧光光谱,证实确实存在量子剪裁现象。结合荧光衰减曲线,理论上分析量子剪裁过程中的各个参数,并计算出理论量子剪裁效率。3、从理论上分析了Er3+:NaYF4纳米晶玻璃陶瓷量子剪裁的动力学过程。计算了Er3+离子的辐射跃迁几率、无辐射跃迁几率、交叉弛豫几率和其他光谱参数。基于速率方程理论,讨论了Er3+:NaYF4纳米晶玻璃陶瓷量子剪裁的动力学过程。通过求速率方程的稳态解,分析了Er3+离子各能级的动态布居过程,给出了粒子数分布特征与掺杂Er3+离子相对浓度的关系及规律。
【作者】黄兴勇；
【导师】郑志强；
【作者基本信息】福建师范大学，凝聚态物理，2012，硕士
【关键词】Er3+:NaYF4；纳米晶；Judd-Ofellt理论；量子剪裁；速率方程；

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