学 校 代 码 10530 学 号 200610040921分 类 号 O482.3 密 级硕 士 学 位 论 文稀土掺杂 NaYxGd1-xF4 纳米晶的制备及发光特性研究学 位 申 请 人 李 文 龙指 导 教 师 任 国 仲 副 教 授学 院 名 称 材 料 与 光 电 物 理 学 院学 科 专 业 物 理 电 子 学研 究 方 向 光 电 子 学二 零 一 二 年 五 月 二 十 日Preparation And Characterization Of TheRare Earth Doped NaYxGd1-xF4 NanorodsCandidate Wenlong LiSupervisor Associate Professor Guozhong RenCollege Faculty of Material and Photoelectronic PhysicsProgram Physical ElectronicsSpecialization OptoelectronicsDegree Master of EngineeringUniversity Xiangtan UniversityDate May 20, 2012湘潭大学学位论文原创性声明本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 论 文 是 本 人 在 导 师 的 指 导 下 独 立 进 行 研 究 所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由 本 人 承 担 。作 者 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日学位论文版权使用授权书本 学 位 论 文 作 者 完 全 了 解 学 校 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 同 意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论 文 。涉 密 论 文 按 学 校 规 定 处 理 。作 者 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日导 师 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日摘 要近 年 来 ， 由 于 在 三 维 显 示 、 红 外 探 测 、 海 底 通 讯 、 生 物 标 签 等 领 域 的 应 用 ，稀 土 离 子 掺 杂 的 频 率 上 转 换 发 光 材 料 得 到 了 广 泛 的 研 究 。 氟 化 物 因 其 结 构 特 点 的多 样 性 和 特 殊 的 物 理 化 学 特 性 ， 使 其 成 为 发 光 材 料 优 良 的 基 质 。 稀 土 发 光 材 料 因其 4f 电 子 的 特 点 ， 其 发 光 强 度 由 基 质 对 稀 土 离 子 提 供 的 微 观 环 境 的 决 定 。 因 此改 变 基 质 的 性 质 ， 可 以 调 控 稀 土 每 个 发 光 波 段 的 光 强 ， 得 到 需 求 的 发 光 。 当 今 纳米 材 料 发 展 日 新 月 异 ， 材 料 到 纳 米 尺 寸 后 有 非 常 多 的 新 现 象 ， 对 于 发 光 材 料 ， 改变 材 料 才 尺 寸 也 能 改 变 材 料 中 稀 土 离 子 所 处 的 微 观 环 境 ， 进 而 影 响 其 发 光 。 因 此研 究 材 料 尺 寸 变 化 与 发光之 间 的 关 系 无 论 是 对理解 纳 米 材 料 的 微 观 结构变 化 及利用尺寸效应的调控改变稀土发光都有巨大的意义。主要内容如下：第 一 部 分 ， 采 用 以 油 酸 (oleic acid)作为表面活性剂水热合成法制备了不同尺寸 的 纳 米 六 角 相 NaYxGd1-xF4 纳 米 晶 发 光 材 料 。 XRD 和 TEM 结 果 表 明 所 得 的 纳米晶样品粒度均匀、结晶完好。通过改变 Y 和 Gd 的 比 例 能 够 调 控 NaYxGd1-xF4纳 米 晶 的 尺 寸 ， 当 比 例 分 别 为 100:0 到 0:100 纳 米 晶 的 尺 寸 分 别 为 90-10 nm。第 二 部 分 ， 通 过 Eu 离 子 掺 杂 的 NaYxGd1-xF4 光 致 发 光 的 激 发 谱 及 发 射 谱 和Er 离 子 掺 杂 的 上 转 换 光 谱 研 究 了 当 材 料 尺 寸 变 小 后 对 晶 体 场 （ J-O 参数 ） 及 基质 声 子 能 量 的 影 响 ， 及 这 些 变 化 对 发 光 的 影 响 。 得 到 如 下 结 论 ：1、 NaYxGd1-xF4 样 品 尺 寸 的 减 小 将 使 基 质 的 声 子 能 量 增 加 。2、 Eu 掺 杂 NaYxGd1-xF4 样 品 有 强 的 荧 光 ， 通 过 调 节 尺 寸 可 以 调 节 红 、 绿 、蓝 光 的 比 例 ， 能 够 得 到 白 光 。3、 Eu 掺 杂 NaY0.85Gd0.15F4 样 品 277nm 激 发 发 射 的 红 光 是 量 子 剪 裁 过 程 ， 能够 大 大 的 提 高 紫 外 光 的 利 用 率 。4、 Er 掺 杂 NaYxGd1-xF4 样 品 在 所 有 尺 寸 的 纳 米 中 都 有 强 的 绿 光 上 转 换 。关 键 词 ： 上 转 换 发 光 ； 水 热 合 成 法 ； NaYF4； 白 光 发 射IAbstractIn recent years, rare earth doped up-conversion optical materials have beenextensively studied owing to their potential applications in infrared detection, 3Ddisplay, undersea communication,biology labe and so on. Fluorides become excellenthost materials for lurninescence materials owing to their diversity structural features,special physical and chemical characteristic. Rare earth optical materials because thecharacteristics of the 4f electrons, the lurninescent intensity is decided by themicro-environment of the matrix to the rare earth ions. Therefore change the nature ofthe matrix can modulate rare earth each light-emitting intensity of the band, and gainthe demand for lurninescence. For the rapid development of todays nanomaterials ,alot of new phenomena in the materials by the nanometer size is found. For thelurninescence materials, changing size of materials can chang the micro-environmentof rare earth ions in the material, thereby affecting their luminescence. Therefore, theresearch of the relationship between the dimensional changes and luminescence of thematerial has a huge significance for understanding of the microscopic structuralchanges of the nanomaterials and the use of the regulation of the size effect of changeof rare earth luminescence. The main content is as follows:In the first part, the sample of the NaYxGd1-xF4 single-crystalline nanorods wereprepared via a rational hydrothermal method using oleic acid as a stabilizing agent.The microstructure analysis revealed that the as-prepared samples presented a purehexagonal phase NaYxGd1-xF4 structure with high quality rod-like morphology bymeans of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). theNaYxGd1-xF4 Nanocrystallites size Able to be regulationed by changing the ratio of Yand Gd when the size of the respective ratios of 100:0 to 0:100 nanocrystalline nm.In the second part, the influence of the crystal field (J-O the parameters ), thematrix phonon energy and the impact of these changes for luminescence is studied,when the material the smaller size, for Eu ions doped NaYxGd1-xF4 photoluminescenceexcitation spectra and emission and Er ions doped upconversion spectrum. Thefollowing conclusions:1.the NaYxGd1-xF4 sample size decreases will increase the phonon energy ofmatrix.2. The Eu-doped NaYxGd1-xF4 samples have a strong fluorescence and can begain white by adjusted the proportion of the red, green, and blue light with adjustingthe materials size.3. 277nm emission red light Eu-doped NaY0.85Gd0.15F4 sample is the quantumcutting process, can greatly improve the utilization of UV light.4