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稀土离子掺杂磷酸盐光子晶体发光性质的调控及增强研究

稀土离子掺杂的光子晶体在低阈值激光器、太阳电池、生物传感和显示等方面具有巨大的应用前景。但由于稀土离子吸收和发射截面小等问题导致发光效率不高,严重限制了其实际应用。因此稀土离子掺杂的光子晶体的发光调控和增强的研究具有重要的科学意义和应用价值。本论文提出通过反蛋白石和光子晶体异质结来调控Er~(3+)的上转换发光,金和银纳米颗粒表面等离子体共振来增强发光中心的发光。实验采用胶晶模板法制备了不同稀土离子掺杂的磷酸盐反蛋白石光子晶体,研究其发光的性质和机理,探讨了光子带隙和金和银纳米颗粒对光子晶体发光性质的影响。通过模板辅助工艺制备了YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石和聚苯乙烯蛋白石组成的光子晶体异质结,研究证实光子晶体异质结显示出两个光子带隙。研究了光子晶体异质结构的两个光子带隙对YbPO_4:Er~(3+)反蛋白石上转换发光的影响;观察到了来自YbPO_4:Er~(3+)在反蛋白石和蛋白石的光子带隙分别能抑制Er~(3+)的上转  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

辽宁大学
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光子晶体的制备与新型纳米光催化材料的研究

有机物污染等环境问题给人类的可持续发展带来威胁,为了处理这个重大问题,光催化作为绿色能源被提出,用来降解各种污染物。光催化技术发展的首要条件是提高光催化效率。由于光子晶体在光催化应用上具有良好的应用前景,所以我们制备了聚苯乙烯微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球,并采用流速可控自组装和重力自组装法制备三维蛋白石光子晶体。通过对比与研究总结出:聚甲基丙烯酸甲酯微球相对于聚苯乙烯微球来说具有制备周期短、性质稳定、在常温下易储存等特点;聚苯乙烯微球具有粒径大小容易控制,并且在功能材料模板的制作中成功率高等优点。当前,二氧化钛是最普遍的光催化剂。然而二氧化钛的禁带宽度较大,导致它仅在紫外光下才能显示出高效的光催化活性,制约了自身的实际应用。对于自然光而言,必不可少的是发展可见光催化。最近,高效降解污染物的可见光响应的光催化剂的合成成为科研领域的一个热点,在可见光响应方面Bi_2WO_6相对于二氧化钛具有更高的优势。Bi_2WO_6是一种特殊的氧化...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>

辽宁大学
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蛋白石光子晶体的制备与Bi_2WO_6:Yb~(3+),Tm~(3+)光催化性能的研究

进入二十一世纪以来,随着现今社会的飞速发展,环境问题也日益严重,如何控制和治理污染已经成为当今社会可持续发展的一个重要话题。二氧化钛是最先一代被开发利用的光催化剂,它的利用意味着我们已经打开了光催化领域的大门,二氧化钛虽然具有较高的活性,但是由于其具有较大的禁带宽度导致了较窄的光响应范围使得太阳能利用率过低,严重限制了它的广泛应用。所以科研人员就大量关注于开发高效的半导体光催化剂,钨酸铋等新型半导体光催化剂就进入了人们的视野。本文阐述了三维蛋白石光子晶体的制备过程、不同方法制备钨酸铋纳米晶体和通过稀土离子的掺杂来增强光催化效果。具体如下:通过无皂乳液聚合法制备PS微球和PMMA微球,再采用蠕动控制垂直沉积自组装(FCVD)法分别制备PS蛋白石光子晶体和PMMA蛋白石光子晶体。对制备的蛋白石光子晶体进行分析,从外观可以看出两种蛋白石光子晶体都有色彩斑斓的蝴蝶纹。从扫描电子显微镜图片可以看出两种蛋白石都是由大小均匀的纳米级微球有序排...  (本文共53页) 本文目录 | 阅读全文>>

苏州大学
苏州大学

利用零折射率光子晶体和材料实现对电磁波的操控

零折射率材料是折射率为零的一类特殊电磁材料。具有无穷大的波长,均匀场效应,隧穿效应,波前面调控效应等特殊性质,在隐身、吸收、控制电磁波流等方面具有广泛应用。其中具有狄拉克色散的介质光子晶体,在狄拉克点频率处的有效介电常数和有效磁导率均为零,是实现双零零折射率材料的一种非常便利的方式。本文第一章首先介绍了零折射率材料的分类,以及一些特殊的性质。我们详细介绍了调控光子晶体能带实现零折射率的方法,这也是本项工作的材料基础。然后简单介绍了本项工作的实验基础,即微波扫场的实验平台。最后对本文的主要工作进行简述。第二章中,我们结合零折射率材料和超表面来实现透射式隐身。结合零折射率材料对电磁能流的调控能力和对电磁波相位的保持,以及超表面对入射/出射电磁波相位的调控,我们成功利用双零零折射率光子晶体在实验上实现了透射式隐身。这一全新的设计思想,既避免了变换光学包裹式隐身对材料不均匀分布的依赖,又潜在性可以大大缩小隐身器件的尺寸,具有很高的应用前...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

江南大学
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基于Fe_3O_4@C磁性复合纳米粒子快速自组装制备三维光子晶体及其应用研究

基于磁性复合纳米粒子(MCNPs)自组装制备光子晶体是一种经典的光子晶体制备技术。MCNPs具有粒径小、磁性质特殊、表面易修饰等特点而适合作为光子晶体的构筑单元。光子晶体作为一种具有光子禁带的周期性电介质材料,具有独特的光学衍射行为和结构色特征,被广泛应用于诸多领域。因此,如何利用MCNPs快速自组装制备光子晶体并将其推向实际应用一直是人们研究的焦点。本文旨在合成MCNPs的基础上,探索一种有效的快速自组装手段构筑光子晶体结构,制备功能性光子晶体材料,并将其推向光学薄膜与传感器等实际应用领域。主要内容归纳如下:(1)利用溶剂热合成法制备了单分散的核壳结构碳包覆四氧化三铁磁性复合纳米粒子(Fe_3O_4@C MCNPs),探究了反应温度和过氧化氢(H_2O_2)浓度对粒子尺寸、形貌的影响。实验发现,H_2O_2浓度主要影响粒子的壳层厚度和表面电荷量,随着H_2O_2浓度的增加,粒子壳层厚度减小,表面电荷量下降;反应温度主要与粒子粒...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
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GaN基光子晶体LED的制备与性能研究

可见光通信具有保密性好、传输速率高、无电磁辐射、环保安全等优点,可以作为缓解频谱资源紧缺的一种通信方案,是目前研究的前沿技术和热点。GaN基LED芯片是可见光通信的关键器件,在照明领域已实现商业化。商用LED芯片狭窄的带宽限制了可见光通信系统的整体带宽。光子晶体结构能影响光子寿命和光子在空间传播的行为,进而改变LED芯片的带宽和光萃取效率。因此研究光子晶体LED具有重要的意义。论文采用FDTD Solutions软件详细研究了光子晶体正装LED和光子晶体倒装LED的Purcell因子和光萃取效率。通过优化光子晶体的周期、占空比和高度等参数,提高了LED芯片的Purcell因子和光萃取效率。仿真结果表明:光子晶体正装LED的Purcell因子和光萃取效率呈现反相关的变化趋势,而光子晶体倒装LED的Purcell因子和光萃取效率呈现正相关的变化趋势;光子晶体倒装LED在周期400nm,占空比0.3,光子晶体高度400nm时Purce...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>