题目：稀土掺杂纳米晶体的制备及内外环境对荧光光谱的影响

稀土掺杂纳米晶体是近年发展起来的一种新型发光材料。它兼具纳米材料和稀土离子的优点，在发光材料中占据着举足轻重的地位。目前人们对稀土掺杂纳米晶体发光材料的研究主要集中在两个方面：一是采用物理或化学的方法，制备具有特殊光学性质的稀土掺杂纳米晶体；二是利用高分辨光谱学技术，探讨掺杂纳米晶体的发光性质和应用前景。本论文主要应用水热法制备了Tm3+和Eu3+掺杂的LaF3:Tm3+和LaOF:Eu3+纳米晶体；同时利用激光光谱学技术研究了纳米晶体的局域结构和外部介质对掺杂纳米晶体的荧光性质的影响。主要内容分为三部分：第一部分介绍了一种在水热法的基础之上新创立的水热-烧结法，并用该方法成功制备了具有四方结构的LaOF:Eu3+红色纳米荧光粉；第二部分从晶体结构的特点出发，讨论了晶体格位的各向异性对四方和六方结构的LaOF:Eu3+纳米晶体的荧光发射和弛豫过程的影响；第三部分研究了纳米晶体外部环境介质对LaF3:Tm3+纳米晶体中掺杂离子的荧光辐射性质的影响。
第一部分 新创立的水热-烧结法及四方结构的LaOF:Eu3+纳米晶体的合成和表征
在水热法的基础上，通过对制作过程的改造，创立了一种新的合成四方结构的LaOF:Eu3+纳米晶体的新方法，我们称之为水热-烧结法。相对于已有的合成四方结构的LaOF晶体的技术，该方法的制作过程简单，制备条件要求低。XRD和TEM检测结果说明，采用水热-烧结法制得的纳米晶体为四方结构的LaOF:Eu3+红色荧光粉，与最强的红色荧光发射对应的最佳掺杂浓度为9.0 mol%。荧光光谱的测量分析结果显示，该荧光粉的红色荧光发射强度高于常用的Y2O2S:Eu3+﹑ERT4E-002等红色荧光粉。
第二部分 晶体格位对称性对LaOF:Eu3+纳米晶体中Eu3+的荧光发射性质的影响
应用激光光谱学的方法，研究了具有四方和六方结构的LaOF:Eu3+中Eu3+的荧光辐射跃迁。在532 nm脉冲激光激发下，观察到了源于5D1和 5D0激发态的各个荧光发射。其中四方结构中的5D0→7F2受迫电偶极跃迁对应的红色荧光发射强度明显高于六方结构中对应的发射强度。其原因是由于四方结构的LaOF中被Eu3+取代的La3+格位附近直接与之作用的阴离子个数多、La-O键和La-F键长度差大，增加了相应格位的各向异性，进而导致了发光离子的局域对称性的降低和受迫电偶极跃迁几率的增加。
第三部分 环境介质对LaF3:Tm3+纳米晶体荧光动力学的影响
通过改变掺纳米晶体的外部环境介质，观测了LaF3:Tm3+纳米晶体在355 nm脉冲激光激发下的荧光弛豫性质对环境介质的依赖关系，研究了环境介质对掺杂纳米晶体的荧光发射动力学过程的影响。发现与Tm3+的1D2→3F4跃迁对应的荧光衰减过程具有二阶指数衰减特征。其中快速荧光衰减部分主要来自于处在纳米晶体表面附近的离子，而慢速荧光衰减部分则源于纳米晶体内部的离子。实验测量结果与理论模型的拟合结果表明，环境介质对离子局域场效应的影响满足实腔模型理论。