● 摘要
稀土掺杂纳米发光材料同时具备稀土离子良好的光谱学性质和纳米材料的优异品质，在现代发光材料的研究中扮演着重要的角色。因此，研究各种因素对稀土掺杂纳米发光材料发光性质的影响，从而提高其发光效率是研究发光材料的主旋律。本文采用水热法在不同PH值条件下合成了Eu3+:LaF3纳米颗粒，同时制备了Tm3+单掺和Tm3+:Yb3+共掺LaF3及LaOF纳米颗粒；应用激光光谱学方法研究了样品的光谱学性质，分析了前驱溶液PH值、激发方式、掺杂方式、掺杂离子浓度以及掺杂化合物对荧光性质的影响。本实验内容主要分两部分：第一部分介绍了采用水热法制备不同PH值Eu3+:LaF3纳米颗粒，研究了前驱溶液PH值对Eu3+离子发光性能的影响；第二部分研究了980nm和800nm泵浦光源激发Tm3+: Yb3+共掺氟化物的上转化发光性质，分析了掺杂方式和掺杂施主离子和受主离子浓度对荧光发射的影响，同时测量了980nm激发光激发氟化物和氟氧化物材料上转换发光性质，讨论了掺杂基质对荧光强度的影响。
第一部分 不同PH值条件合成LaF3: Eu3+纳米颗粒及其发光性质的研究
利用水热合成法，在不同前驱溶液PH值反应条件下，制备了LaF3:Eu3+纳米颗粒。通过X射线衍射、透射电子显微镜和傅里叶红外吸收手段对合成样品特征进行了表征。当采用输出波长为532nm的激光激发样品时，得到了来自于5D0能级跃迁的部分荧光发射。运用光谱学方法，研究了LaF3:Eu3+纳米颗粒的发光性质以及PH值对其发光特性的影响。结果表明：随着反应前驱溶液PH值的增大，发光中心周围环境的对称性降低，电偶极和磁偶极跃迁荧光的分支比减弱。同时，由于样品颗粒尺寸的减小，其比表面积增大，表面吸附OH基团增多，引起了荧光猝灭。
第二部分 不同激发方式激发Tm3+:Yb3+共掺氟化物及氟氧化物材料上转换发光性质的研究
应用水热合成法和水热-烧结法制备了Tm3+单掺和不同掺杂浓度的Tm3+:Yb3+共掺LaF3及LaOF纳米颗粒。采用980nm和800nm激光作为泵浦光源作用样品，均获得了来自Tm3+离子的特征上转换荧光发射。分析了不同泵浦光源的激发单掺以及共掺体系的上转化荧光发射机制；研究了Tm3+离子浓度和Yb3+离子浓度变化和不同掺杂基质对发光性质的影响。结果表明，固定Yb3+离子浓度，Tm3+离子掺杂浓较低时随着浓度的增加，Tm3+离子的特征荧光发射呈现增强趋势，而固定Tm3+离子浓度，改变Yb3+离子浓度表现出同样的结果；共掺离子浓度均相同时，掺杂基质由LaF3变为LaOF，荧光强度显著提高。根据相关理论分析，发光中心离子所处环境的局域环境对称性的改变是引起荧光增强的可能原因。