纳米复合结构的稀土掺杂透明玻璃陶瓷中表面等离子体共振增强的量子剪裁发光

基本信息
批准号:11204301
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:30.00
负责人:林航
学科分类:
依托单位:中国科学院福建物质结构研究所
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨安平,张瑞,李凯,周江聪
关键词:
太阳电池量子剪裁表面等离子体共振光谱特性玻璃陶瓷
结项摘要

Rare-earth ions (REI) doped materials with near-infrared (NIR) quantum cutting (QC) luminescent characteristics are regarded as promising candidates to reduce the carrier thermalization loss in the solar cell, and thus improve the photo-electric conversion efficiency, however, the low optical absorption and the weak QC luminescence of REI limit their practical applications. In view of the fact that the effective optical absorption and fluorescent emission of REI could be dramatically enchanced by the surface plasmon resonance (SPR) effect of noble metal nanoparticles, this project aims to prepare novel transparent glass ceramics embedded with noble metal and REI doped fluoride nanocrystals by melt-quenching and heat-treating techniques, to investigate the plasmonic enhancement on the ultraviolet-blue light absorption and the NIR QC luminescence of REI. The main goal is to explore the SPR characteristics of noble metal nanoparticles among the oxyfluoride glass ceramics by utilizing the classical MIE light scaterring theory and Drude free electron theory; to mainly investigate the dynamical processes and related mechanisms for the plasmonic enhancement on NIR QC luminescence by the rate equation analysis; to summarize the effects of the size and distribution of noble metal/fluoride nanocrystals on the NIR QC emission features of REI; and furthermore to optimize the crystllization structures of the nano-composites for improving lighting performances.

具有近红外量子剪裁下转换发光特性的稀土掺杂材料在降低硅太阳电池的热化损失、提高光电转换效率方面有很大潜力,但是该材料的实际应用却受限于稀土的光吸收和下转换发射较弱等问题。鉴于贵金属纳米粒子的表面等离子体共振效应可以显著增强稀土离子的有效吸收和荧光发射,本项目拟采用熔体急冷法和后续热处理,制备同时含贵金属和稀土掺杂氟化物纳米晶的新型透明玻璃陶瓷,研究利用贵金属纳米粒子的表面等离激元增强稀土的紫外-蓝光吸收和近红外量子剪裁发光;结合经典的Mie光散射理论和Drude自由电子理论,探讨贵金属纳米粒子在氟氧化物玻璃陶瓷环境中的表面等离子体共振吸收特性;通过建立速率方程,重点研究材料中贵金属纳米晶表面等离激元荧光增强的动力学过程和机理,并总结贵金属和氟化物颗粒的尺度、分布对稀土近红外量子剪裁下转换发光性能影响的规律,进而优化纳米复合材料的晶化结构,进一步改善发光性能。

项目摘要

针对近红外量子剪裁下转换发光材料光吸收和下转换发射较弱的问题开展研究。采用熔体急冷法,成功制备了含Ag和氟化物纳米晶的新型透明玻璃陶瓷复合材料;通过优化玻璃组分和热处理工艺,使掺杂稀土(如Eu3+、Er3+和Yb3+等)以置换固溶方式进入氟化物纳米晶相环境中;通过调控Ag纳米晶的尺度,使其表面等离子体共振峰位与稀土(Tb3+,Tm3+,Pr3+)近红外量子剪裁发光的激发波长相匹配;利用Ag团簇向稀土能量传递,使Tb/Yb近红外量子剪裁下转换发射增强了~1.5倍(能量传递通道:Ag clusters→Tb3+→Yb3+);分析了稀土在氟氧化物玻璃陶瓷中近红外发光的动力学过程;通过对复合材料组分-显微结构-光谱性能关系的综合评价,进一步改进了材料的制备工艺,优化了发光性能。此外,扩展了研究体系,制备了一系列含氟化物(YF3、 GdF3)、氧化物(Ga2O3、ZnAl2O4)、氯化物(Cs3LaCl6)纳米晶或Ce3+:YAG、Ce3+:Mg3Y2Ge3O12、 Ce3+:Gd3Al2Ga3O12, Mn4+:CaMg2Al16O27微米晶的玻璃陶瓷复合材料,这些材料展现出优异的可见上转换、超宽带近红外发光、下转移白光等发光特性,有望应用于光显示、光纤放大器和白光LED等领域。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2022)09-2956-07
发表时间:2022
2

家畜圈舍粪尿表层酸化对氨气排放的影响

家畜圈舍粪尿表层酸化对氨气排放的影响

DOI:10.13930/j.cnki.cjea.181086
发表时间:2019
3

古戏台传音的秘密

古戏台传音的秘密

DOI:
发表时间:2021
4

铁酸锌的制备及光催化作用研究现状

铁酸锌的制备及光催化作用研究现状

DOI:10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019090011
发表时间:2022
5

简化的滤波器查找表与神经网络联合预失真方法

简化的滤波器查找表与神经网络联合预失真方法

DOI:
发表时间:2015

相似国自然基金

1

透明玻璃陶瓷的近红外量子剪裁发光及其降低硅太阳电池热化效应的机理研究

批准号:10974201
批准年份:2009
负责人:王元生
学科分类:A2207
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
2

银纳米团簇对稀土掺杂玻璃的光谱调控及发光增强研究

批准号:51872200
批准年份:2018
负责人:叶松
学科分类:E0201
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

氧化铟新型透明半导体陶瓷的可控制备与稀土掺杂发光增强机理的研究

批准号:51702171
批准年份:2017
负责人:吕滨
学科分类:E0206
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

具有高效白光发射稀土掺杂包含镓/铟酸盐纳米晶的透明硅酸盐玻璃-陶瓷的调控合成及发光特性研究

批准号:51562025
批准年份:2015
负责人:于立新
学科分类:E0207
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目