银纳米颗粒复合稀土离子掺杂玻璃的发光性能研究

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现代通讯科技的发展日新月异,这就对发光材料的性能提出了更高的要求。而纳米科学技术的诞生与发展,又使材料科学领域的研究有了新思路,为研究新型复合材料奠定了基础。由于纳米金属颗粒具有独特的物理和化学性质,这些金属纳米颗粒和其他类型的材料组合可以产生具有新功能的新材料。近年来大量研究表明,在玻璃中掺入金属纳米颗粒可在很大程度上有效提高稀土离子掺杂玻璃的发光效率。玻璃中掺杂金属(金、银等)纳米颗粒所形成的复合玻璃材料在光电子学和纳米电子学领域有着十分重要的应用前景。本文中不同稀土离子掺杂的含银纳米粒子的铋酸盐玻璃的制备方法是运用基于传统的高温熔融技术上改良的热化学还原法,深入讨论了银纳米颗粒对稀土离子掺杂玻璃可见、近/中红外发光的影响以及它自身具备的一些特性。论文第一章主要简述了玻璃的概念及稀土离子的发光;概述了金属纳米颗粒的一些基本特性及常用制备方法;介绍了银纳米颗粒复合稀土离子掺杂玻璃材料的国内外研究概况,然后提出了本文的研究内容、研究手段及研究意义。论文第二章主要叙述了本文中主要涉及的一些研究理论,包括利用Judd-Ofelt理论、McCumber理论、Futchbauer-Ladenurg理论、多声子无辐射弛豫几率及稀土离子能量传递理论。论文第三章主要介绍了本文中玻璃的制备方法及相关物化性质与光谱性能测试方法。论文第四章主要研究了银纳米颗粒对Er3+掺杂60Bi2O3-35B2O3-5TiO2玻璃1.54μm近红外发光性能的影响。详细分析了Ag纳米颗粒对表面等离子共振带及发光光谱的影响,并进一步讨论了Ag纳米颗粒增强Er3+离子发光的机理。研究结果显示掺Er3+玻璃在1.54μm处的发光强度随着Ag+浓度的增加呈现先增强后减弱的趋势,且在0.2wt%AgCl时达到最大值。论文第五章主要研究了Ag纳米颗粒复合Tm3+离子掺杂53.3BiO1.5-33.3GeO2-13.4NaO0.5玻璃的发光性能。研究了掺杂Ag纳米颗粒玻璃样品的发光,通过对比发现了Ag纳米颗粒本身568nm处的发光现象;结合相应的能级图分析玻璃发光机理。论文第六章主要研究了Ag纳米颗粒复合Ho3+/Tm3+共掺53.3BiO1.5-33.3GeO2-13.4NaO0.5玻璃2μm波段的发光性能。分析了Ag纳米颗粒浓度对玻璃2μm波段的发光影响,结果显示AgCl掺杂浓度0.3%时荧光强度比未掺杂时增强了10倍;探讨玻璃中Tm3+/Ho3+离子间的能量转移机制以及Ag纳米颗粒等离子共振效应的影响。最后总结部分是对本文研究工作的归纳,并指出了本研究过程中的欠缺和需要改进的地方。
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