《光子帶隙結構調製下稀土發光體的上轉換髮光性質研究》是依託昆明理工大學，由楊正文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：光子帶隙結構調製下稀土發光體的上轉換髮光性質研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊正文
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
上轉換髮光受多聲子馳豫、基態和激發態吸收不強等因素影響導致其發光效率較低，且發光過程難以操控。光子帶隙結構不僅可以通過對材料中光子態密度的改變來調製其自發輻射，而且還可以增強光與物質的相互作用來提高材料的發光性能；為調製稀土發光體的上轉換髮光性質提供了一種有效的手段。本課題擬製備具有上轉換髮光的稀土離子摻雜的光子帶隙材料，通過對光子晶體周期結構進行設計，實現光子帶隙對上轉換髮光體的中間激發態輻射躍遷過程的調製，研究中間激發態光子的自發輻射與激發態吸收之間的競爭關係對稀土離子的上轉換髮光機理及其發光過程的影響；以及研究光子帶隙位置與高能激發態的輻射躍遷能量或稀土離子吸收波長能量匹配時光子晶體的上轉換髮光性質，探索稀土離子發光體的上轉換髮光與光子帶隙調製關係的基本規律。本項目研究的結果無論是對上轉換雷射器還是對上轉換三維立體顯示材料的套用都具有重要的理論和現實意義。
結題摘要
上轉換髮光在雷射器、三維立體顯示及防偽等方面具有潛在的套用價值。稀土離子的上轉換髮光受多聲子弛豫和激發態吸收弱等因素影響導致其發光效率較低，限制了其套用。光子晶體不僅可以通過對材料中光子態密度的改變來調製其自發輻射，而且還可以增強光與材料的相互作用來提高其發光性能，為調製稀土離子的上轉換髮光性質提供了一種有效的思路和方法。項目針對稀土離子上轉換髮光不易調控及發光弱等問題，研究了光子帶隙結構調製下稀土離子的上轉換髮光性質。將亞微米微球自組裝過程和溶膠-凝膠方法相結合製備了鈦酸鹽和磷酸鹽等一系列材料體系構成的稀土上轉換髮光體基反蛋白石光子晶體，並對光子帶隙附近的上轉換髮光性質進行了研究，建立了稀土離子的上轉換髮光與光子帶隙調製關係的基本規律。光子帶隙和稀土離子的上轉換髮射峰重疊時，光子帶隙抑制其發射，當光子帶隙的帶邊和上轉換髮光重疊時，上轉換髮光得到增強。研究了光子帶隙調控對稀土離子的中間激發態的自發輻射與激發態吸收的競爭關係對其短波長上轉換髮光的影響。研究證實，光子帶隙抑制稀土離子的中間激發態的上轉換髮射可以增強其激發態吸收，從而提高稀土離子的短波長上轉換髮光，為解決上轉換髮光中激發態吸收弱和中間激發態不可調控的問題提供了一種有效的辦法。製備了Yb3+, Er3+共摻雜的NaYF4納米顆粒/蛋白石光子晶體複合材料，研究了光子帶隙改善稀土離子的受激狀態對其上轉換髮光的影響，證實當激發光和蛋白石光子晶體的光子帶隙重疊時，光子帶隙效應與激發光發生有效的耦合，改善了稀土離子的受激發效率，從而增強了稀土離子的上轉換髮光。製備染料摻雜的結晶化膠體晶體陣列，研究了光子帶隙改善發光體對激發光的吸收效率和受激狀態對其上轉換髮光的影響。結果證實當激發光與光子帶隙的帶邊重疊時，光子晶體中發光體的上轉換髮光得到增強，這是由於光子帶隙的慢光子效應增強發光體的吸收效率引起的。製備了稀土Yb3+，Er3+，Tm3+三摻的Y2Ti2O7反蛋白石光子晶體，研究了光子帶隙對Er3+和Tm3+的上轉換髮光性質及能量傳遞機理的影響。結果表明通過光子帶隙抑制給體Er3+的上轉換髮射可以增強Er3+和Tm3+之間的能量傳遞，從而提高受體Tm3+的上轉換髮光，為解決稀土發光體中能量傳遞弱的問題提供了一種可行的方法。
