本文關(guān)鍵詞：金納米顆粒增強(qiáng)發(fā)光體基光子晶體的發(fā)光性質(zhì)研究　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來,發(fā)光中心基光子晶體的發(fā)光材料由于在激光器、光纖、太陽電池、生物傳感和顯示等方面具有潛在的應(yīng)用引起了研究者的廣泛關(guān)注,但是由于發(fā)光中心吸收截面小、發(fā)射強(qiáng)度弱以及能量傳遞效率低等問題導(dǎo)致發(fā)光效率不高,限制了其實(shí)際應(yīng)用,因此增強(qiáng)發(fā)光中心的發(fā)光強(qiáng)度具有重要的科學(xué)意義和研究價(jià)值。本論文提出通過金納米顆粒表面等離子體共振和光子帶隙協(xié)同能量傳遞來增強(qiáng)發(fā)光中心的發(fā)光。采用膠晶模板法制備了不同稀土離子(Yb,Er,Tb)摻雜的SiO_2反蛋白石光子晶體,研究了它們的可見和近紅外光致發(fā)光的性質(zhì)和機(jī)理,研究了金納米顆粒和光子帶隙對材料發(fā)光性質(zhì)的影響。主要結(jié)果如下:在256nm激發(fā)下,在SiO_2:Yb中,獲得了源于Yb~(3+)-O~(2-)的電荷遷移態(tài)的Yb~(3+)的976nm近紅外發(fā)光。在SiO_2:Yb,Er反蛋白石中,在256、378和520 nm激發(fā)下,獲得了 Yb~(3+)的976nm和Er~(3+)的1534nm近紅外發(fā)光,378和520 nm激發(fā)下,存在Er~(3+)到Y(jié)b~(3+)的能量傳遞,獲得了 Yb~(3+)的976nm發(fā)光,本研究采用一種新的機(jī)理來解釋Yb~(3+)的發(fā)光,其發(fā)光源于Er~(3+)和Yb~(3+)之間的交叉弛豫能量傳遞過程。980nm激發(fā)下,獲得了 Yb~(3+)的500nm的雙光子合作上轉(zhuǎn)換發(fā)光,研究了光子帶隙對Yb~(3+)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響,當(dāng)光子帶隙位置和Yb~(3+)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光峰重疊時(shí),由于光子帶隙捕獲了光子導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度受到抑制。制備了含金納米顆粒的SiO_2:Tb和SiO_2:Yb,Tb反蛋白石光子晶體,研究了金納米顆粒對Tb~(3+)的下轉(zhuǎn)移發(fā)光和上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響。實(shí)驗(yàn)表明,在SiO_2:Tb中,230nm激發(fā)下,Tb~(3+)的發(fā)光增強(qiáng)是由于金納米顆粒的表面等離子共振使得Tb~(3+)的輻射衰減速率增加引起的;在SiO_2:Yb,Tb中,980nm激發(fā)下,Tb~(3+)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強(qiáng)是由于金納米顆粒的等離子體共振效應(yīng)使得Tb~(3+)的激發(fā)態(tài)能級5D4數(shù)目增加導(dǎo)致的。制備了含Au納米顆粒的SiO_2:Tb反蛋白石光子晶體,將羅丹明B(RhB)染料填充到反蛋白石光子晶體中,觀察到Tb~(3+)→RhB的輻射和無輻射能量傳遞,研究了金納米顆粒和光子帶隙對該能量傳遞過程的影響。結(jié)果表明,金納米顆粒的表面等離子體共振作用可以增強(qiáng)Tb~(3+)對RhB的能量傳遞效率,進(jìn)而增強(qiáng)了 RhB的發(fā)光。當(dāng)Tb~(3+)發(fā)射峰和光子帶隙重疊時(shí),由于光子帶隙抑制了 Tb~(3+)的自發(fā)輻射,會(huì)使得Tb~(3+)→RhB的無輻射能量傳遞效率增加,從而增強(qiáng)了 RhB的發(fā)光。通過使用穩(wěn)態(tài)速率方程解釋由光子帶隙引起的能量傳遞的增強(qiáng)機(jī)理。
[Abstract]:In recent years , the luminescence of Yb ~ ( 3 + ) - doped SiO _ 2 anti - opal photonic crystals has been studied . The results show that the luminescence intensity of Yb ~ ( 3 + ) is not high due to the low absorption cross section , weak emission intensity and low energy transfer efficiency . The effect of Tb ~ ( 3 + ) 鈫，

本文編號：1379260