过渡金属-镱离子协同敏化及金属表面等离激元增强稀土掺杂氧化物上转换发光

项目名称： 过渡金属-镱离子协同敏化及金属表面等离激元增强稀土掺杂氧化物上转换发光

项目编号： No.11274057

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 董斌

作者单位： 大连民族学院

项目金额： 88万元

中文摘要： 采用溶胶-凝胶工艺制备稀土-过渡金属离子共掺杂氧化物上转换发光纳米晶。优化稀土和过渡金属离子掺杂浓度、掺杂比例、烧结温度、晶粒尺寸及控制技术，在氧化物体系中实现高效上转换发光(975 nm 激光二极管激发，功率密度30-50 mW/cm2条件下即可发光)。建立稀土-过渡金属离子能量传递的微观动力学模型，考虑激子、声子等在能量传递中的作用，解析稀土-过渡金属离子能量传递系数的变化规律。利用扫描近场光学显微技术和时间分辨瞬态光谱技术研究金属表面等离激元对稀土掺杂氧化物上转换发光性质的影响。使用Mie理论、时域有限差分法计算金属纳米结构中表面等离激元光子学特性。实验与理论计算相结合，深入分析金属表面等离激元对稀土离子上转换发光增强的物理机制，优化出对上转换发光效率有极大增强的金属纳米结构。本项目对于实现氧化物的高效上转换发光和探索基于稀土元素的金属表面等离激元材料与器件具有重要意义。

中文关键词： 稀土；氧化物；上转换；能量传递；

英文摘要： The rare earth (RE) and transition metal (TM) ions codoped oxides nanocrystals are prepared by the sol-gel method. The high efficiency of upconversion (UC) luminescence of RE oxides can be realized based on the optimum conditions of doping concentration, doping ratio, sintering temperature, and size of the samples(UC luminescence can be easily observed at a pump power of 30-50 mW/cm2 of 975 nm laser diode). We will build the microscopic dynamics model including the ET processes between the RE and TM ions with considering the effects about exciton and phonon, and analysis the variation law of ET coefficient. Study the effect of metal surface plasmon on the UC luminescence of RE oxides by scanning near-field optical microscope (SNOM) and time resolved transient spectra techniques. Compute the optical properties of surface plasmon of metal nanostructure with Mie theory and Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method. On the basis of experimental and theoretical calculation, analyses the physical mechanisms for enhancement of UC luminescence from RE ions caused by metal surface plasmon, obtains the optimum metal nanostructure for high efficiency of UC luminescence. This project will play an important role for realization of high efficiency of UC luminescence of RE oxides, and on the exploration the metal surface pla

英文关键词： Rare Earth；Oxides；Upconversion；Energy Transfer；