稀土离子掺杂的氟化物发光性质的调控

发布时间：2021-01-07 08:43

　　近年来,三价稀土离子(Re³⁺)掺杂的氟化物因优异的光学性能及良好的化学稳定性已成为发光材料研究的热点。其中,Er³⁺、Ho³⁺、Tm³⁺掺杂的氟化物更是倍受人们青睐的发光材料,这是因为它们具有丰富的能级结构,在商用980nm及808 nm近红外激光泵浦下,不仅能够实现紫外及可见上转换荧光,而且能够发射近红外及中红外荧光。其中,上转换荧光在生物成像、光动力治疗、防伪技术以及太阳能电池等领域展现了巨大的应用潜力,而红外辐射则在光通讯、遥感技术、激光雷达以及光波导放大器等方面具有广阔的应用前景。针对目前稀土离子掺杂的氟化物发光材料普遍存在的发光效率低、波段少以及颜色不够丰富等问题。本文以稀土离子(Er³⁺、Ho³⁺、Tm³⁺)掺杂K₂YF₅（K₂YbF₅）、KZnF₃为研究对象,通过共掺其它离子作为能量传递的媒介,有效调控了稀土离... 

【文章来源】：淮北师范大学安徽省

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【学位级别】：硕士

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上转换发光在不同领域的应用

淮北师范大学2020届硕士学位论文稀土离子掺杂的氟化物发光性质的调控3图1-1上转换发光在不同领域的应用。（a）指纹鉴定；（b）固态激光器；（c）太阳能电池；（d）生物成像；（e）三维显示；（f）防伪1.2.1上转换发光机制由于稀土离子丰富的能级结构使其具备多种上转换能量迁移途径。通常，上转换发光机制可分为五类：（a）激发态吸收（ESA），（b）能量转移上转换（ETU），（c）光子雪崩（PA），（d）协同能量转移（CET）和（e）能量迁移介导的上转换（EMU）[30]。值得注意的是，上转换发光机理十分的复杂，通过不同的能量传递路径，上转换发光效率会有所不同。并且对于所有的稀土离子都没有通用的发光机理。图1-2五种上转换发光机制[31]（1）激发态吸收（ESA）

淮北师范大学2020届硕士学位论文稀土离子掺杂的氟化物发光性质的调控6离子的发光效率。一个有效的上转换发光是由基质材料、激活离子以及敏化离子协作完成的。以下简要介绍上转换发光体系对激活离子、敏化离子及基质材料的基本选择原则。（1）掺杂离子的选择图1-3几种常见的激活剂和敏化剂能级图上转换发光材料的激活离子通常是稀土离子或过渡金属离子，但过渡金属离子的上转换发光效率较低，报道相对较少。最常用的稀土上转换发光离子主要有Er3+、Tm3+、Ho3+、Pr3+等。在目前最常用的980nm的激光激发下，这些稀土离子在可见光波段具有较高的上转换效率。但是，由于这些离子本身对980nm的激发光吸收截面较小，所以直接通过基态-激发态吸收的方式产生的上转换发光通常很弱。为了提高泵浦效率，通常在发光体系中掺杂敏化离子，其中Yb3+是最常用的敏化离子。Yb3+具有极其简单的能级结构，只有一个2F5/2的激发态能级，其激发态2F5/2与基态2F7/2能级的间隔与980nm激发光子的能量接近，且对980nm激发光的吸收截面远大于其它稀土离子。此外，Yb3+的2F5/2能级与以上的稀土离子能级（如Er3+的4I11/2、Ho3+的5I6以及Tm3+的3H5等能级，图1-3为几种离子能级的示意图。）具有良好的匹配，且具有较高的能量传递效率。所以，Yb3+的掺入能有效提高泵浦效率，从而提高激活离子的上转换发光效率。此外，Yb3+也可以敏化一些过渡金属离子产生上转换发光，如：Ni2+，Mn2+,Cr3+，Re4+等[35-38]。相比与稀土离子，过渡金属离子上转换发光具有宽带发射，波长可调等优点，但

【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of OH groups on 1.5-um emission of Yb3+/Er3+ co-doped tungsten-tellurite glasses[J]. 李家成,胡和方,干福熹.  Chinese Optics Letters. 2003(12)

博士论文
[1]Yb3+/Mn2+共掺杂钙钛矿氟化物ABF3可调宽带上转换发光研究[D]. 宋恩海.华南理工大学 2015



本文编号：2962253