光子带隙结构调制下发光体中的能量传递研究

题名:光子带隙结构调制下发光体中的能量传递研究
作者:杨正文
学位授予单位:清华大学
关键词:光子晶体;;光子带隙;;发光体;;能量传递;;光学性质
摘要:
 光子带隙结构(或称光子晶体)不仅产生出一大批新型材料和器件,也能够提供一种特殊的物理环境——具有波长尺度的介电周期场,利用这种特殊的物理环境可以调制发光材料的光学性质及之间的能量传递,而这种调制行为可以通过发光学实验进行研究。本论文拟在设计具有不同结构的光子晶体,研究三维光子带隙(赝Magnetic lifter带隙)对发光材料的光学性质及其之间能量传递的影响。
 通过垂直沉积法制备了荧光染料掺杂的蛋白石光子晶体,采用稳态荧光光谱和时间分辨荧光光谱研究了光子带隙对染料之间的能量传递的调制。结果发现:当给体荧光素的发射峰和蛋白石光子晶体的光子带隙重叠时,在光子带隙的调制作用下,给体通过自发辐射传播释放光子的过程受到抑制,而通过与受体实现能量传递的过程成为给体从激发态回到基态的主要方式,光子带隙能增强荧光染料之间的能量传递,从而增强受体的荧光。
 采用加速蒸发诱导共沉积法和溶胶-凝胶法制备了Tb1-XEuXPO4(X=0, 0.001, 0.0025)反蛋白石光子晶体,实验上首次研究了发光体基反蛋白石光子晶体中的能量传递。研究发现:当Tb3+的发射峰和反蛋白石的光子带隙重叠时,反蛋白石光子晶体的光子带隙增强了稀土离子之间的能量传递。同时,制备了具有(100)和(111)两种取向的TbPO4反蛋白石光子晶体,并首次研究了反蛋白石光子晶体(100)和(111)两种取向的光学性质。研究发现:(100)取向区域的光子带隙和(111)取向区域的光子带隙相比发生了蓝移;且反蛋白石光子晶体的(111)取向区域的光子带隙和Tb3+的发射峰重叠,由于光子带隙作用Tb3+的发光受到抑制。
 采用离子交换方法制备了由聚苯乙烯微球构成的结晶化胶体阵列,并研究了结晶化胶体阵列中荧光染料之间的能量传递。证明了结晶化胶体阵列的光子带隙可以增强染料之间的能量传递效率。同时,在实验上首次研究了http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter光子带隙和给体发射峰重叠程度不一样时,光子带隙对染料之间能量传递调制的差异;研究证实:给体的发射峰和光子带隙重叠越好,染料之间的能量传递受光子带隙的增强越强。采用原位聚合方法制备了荧光素掺杂的聚合结晶化胶体阵列,研究了聚合结晶化胶体阵列的发光性质。实验发现:聚合结晶化胶体阵列的光子带隙抑制了荧光素的发光。
学位年度:2009