Mn 2+ 掺杂水溶性NaBiF 4 :Yb/Er上转换微米晶的制备及其上转换发光性能

发布时间：2021-04-07 22:38

　　NaBiF₄作为一种新型的上转换发光基质材料,具有优异的发光性能。本文以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为表面活性剂,通过溶剂热法成功制备出水溶性NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺/Mn²⁺上转换微米晶,并对其晶相、形貌及发光性能进行了表征。在980 nm激发光条件下,NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺/Mn²⁺可发射出强烈的绿色发光,且发光强度随Mn²⁺掺杂浓度的提高呈现先增强后减弱的趋势,表现出优异的上转换发光性能。同时,NaBiF₄:Er³⁺/Yb³⁺/Mn²⁺上转换发光对温度具有良好的依赖性,有望成为潜在的温度传感器材料。 

【文章来源】：发光学报. 2020,41(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

980 nm激光激发下,不同浓度Mn2+离子掺杂NaBiF4∶20%Yb3+/2%Er3+的上转换发光光谱。插图为紫色、绿色和红色光发光强度与Mn2+离子掺杂浓度的依赖关系。

图5是980 nm激发光条件下的Yb3+离子和Er3+离子可能的上转换发光机理及能级图。首先,Yb3+离子作为敏化剂,吸收泵浦光的大部分能量,从2F7/2能级跃迁到2F5/2能级;随后,Yb3+离子将能量传递给Er3+离子,使Er3+离子从基态跃迁到4I11/2和4F7/2能级,然后迅速分别无辐射跃迁至4I13/2、2H11/2和4S3/2能级,4I13/2能级继续吸收Yb3+离子传递的能量跃迁至4F9/2能级,4F9/2、2H11/2和4S3/2能级分别回到基态发射出650,525,538 nm的光。 4F9/2和4S3/2能级再次吸收来自Yb3+离子传递的能量跃迁至2H9/2和2G7/2能级,2G7/2能级快速无辐射弛豫至4G11/2和2H9/2能级,4G11/2和2H9/2能级回到基态过程中发射出380 nm和408 nm的光。3.3 上转换发光温度依赖性

为了研究NaBiF4∶Yb3+/Er3+/Mn2+上转换荧光材料在光学测温应用中的可行性,我们测量了NaBiF4∶20%Yb3+/2%Er3+/12%Mn2+在298～498 K温度条件下的绿色UC发射光谱。由于Er3+离子具有2H11/2/4S3/2热耦合能级,其离子数的分布随温度的改变符合玻尔兹曼分布。当温度较低时,粒子会占据4S3/2能级;随着测试温度的升高,会有更多的粒子布居到较高的2H11/2能级,从而导致两个能级的荧光强度比逐渐增大[18-20]。我们将变温光谱中的绿色发光峰数据进行归一化处理后,得到如图6(a)所示的不同温度条件下的荧光光谱。随着测试温度从298 K升高至498 K,525 nm处(2H11/2→4I15/2)的绿色UC发射峰显著提高,但发射峰的位置没有改变。通过对变温光谱中两个绿色发射峰的强度进行面积积分,得到了在不同温度条件下荧光强度的比值。而热耦合能级的荧光强度的比值与测试温度之间的依赖关系为:Ι U Ι S =Aexp( -ΔE[]ΚΤ ),?????? ??? (1)


本文编号：3124321