【摘 要】
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上转换发光的概念自提出以来就受到了广泛的关注,由于其独特的发光特性,一直是人们研究的热点。上转换材料在生物、激光、防伪技术、三维显示和光伏电池等领域应用广泛,发展迅速。光伏电池作为利用太阳能的一种有效手段,近年来得到了长足的发展。但是太阳能电池普遍存在光电转换效率较低的不足。上转换发光作为一种光子频率转换手段,可用于提高光伏电池对于近红外光子的利用率,对此人们进行了大量的相关研究。由于Er3+,H
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上转换发光的概念自提出以来就受到了广泛的关注,由于其独特的发光特性,一直是人们研究的热点。上转换材料在生物、激光、防伪技术、三维显示和光伏电池等领域应用广泛,发展迅速。光伏电池作为利用太阳能的一种有效手段,近年来得到了长足的发展。但是太阳能电池普遍存在光电转换效率较低的不足。上转换发光作为一种光子频率转换手段,可用于提高光伏电池对于近红外光子的利用率,对此人们进行了大量的相关研究。由于Er3+,Ho3+等稀土离子单掺杂上转换体系具有吸收效率较低,吸收谱带较窄的缺点,因此人们提出基于能量传递的方法,利用敏化剂实现对激活剂离子的宽带敏化上转换发光。为了进一步拓展上转换荧光粉在光伏电池、红外探测等领域的应用,获得宽带近红外波长下可被激发的上转换荧光材料,在本论文中主要进行了以下工作:（1）通过高温固相法合成了Yb3+,Er3+共掺杂的AY（WO4）2（A=Na,Li,K）系列样品。使用940 nm、980 nm和1064 nm的激光作为激发光源,研究了这一系列样品的上转换发光。在基质中采用不同的碱金属阳离子,对比得到具有最佳上转换发射的KY（WO4）2样品。并研究了Er3+单掺杂和Yb3+,Er3+共掺杂KY（WO4）2荧光粉的光谱特性,分析讨论了其中的上转换机制和能量传递机理。共掺杂样品的激发光谱显示在900-1100nm内的光子可被此荧光粉吸收,然后通过能量传递过程实现绿光和红光的上转换发射。研究了上转换性能与离子掺杂浓度以及激发功率的相关性,通过对比上转换发射的积分强度得到了KY（WO4）2中1.5mol%Er3+,20 mol%Yb3+的最佳掺杂浓度。所开发的上转换荧光粉优化了其多波长激发的上转换特性,在一定意义上拓宽了激发范围。（2）采用高温固相反应法合成了Ni2+、Er3+共掺杂的Mg Ga2O4荧光粉。对于波长范围在900-1700nm内的光子可以被此荧光粉吸收,然后通过Ni2+离子对Er3+离子的能量传递过程以及Er3+离子的激发态吸收,产生660nm的上转换发射。研究了Ni2+、Er3+离子浓度以及激发功率对上转换性能的影响,同时对样品中的上转换机制进行了研究,发现在不同波长激发下其上转换过程有所区别。在表现出最强上转换发射的Mg Ga2O4:5%Ni2+,0.4%Er3+样品中,其Ni2+离子到Er3+离子的敏化能量传递效率约为11.2%。所开发的上转换荧光粉具有一个非常宽的近红外吸收带,表明其在光学应用方面极具潜力,同时可以为之后研究宽带敏化上转换提供一定的参考。
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