碱金属离子掺杂NaErF4上转换发光纳米新结构及物理性质研究
发布时间：2021-12-19 14:14
稀土离子掺杂的上转换发光纳米材料由于能够在长波长的近红外光激发下,发射出短波长的紫外/可见光,并具有很多独特的光学性质,如高的光学稳定性、长的发光寿命、光学毒性小以及窄带发射等,这使得稀土离子掺杂的上转换发光纳米材料在生物医学领域如光动力治疗、生物检测,以及太阳能电池等领域有着广泛的应用前景。然而,由于在上转换发光过程中存在许多的能量损失过程,例如能量传递给表面缺陷、无辐射驰豫、离子间的交叉驰豫等,因此导致了上转换发光效率低,阻碍了上转换发光材料的进一步应用。因此,提高发光效率对于稀土离子掺杂的上转换发光纳米材料的实际应用具有重要意义。过去,常用的稀土离子掺杂的上转换发光纳米粒子多为敏化离子-发光中心共掺杂体系,并且由于浓度猝灭效应的问题,使得多数的稀土离子发光中心的掺杂浓度低于3mol%,由于稀土离子的浓度过低,想要提高其发光效率是非常困难的。而近期,我们课题组和另外两个研究小组在国际上几乎同时报道了一种新型的上转换发光体系,Er3+“掺杂浓度”高达100%的NaErF4@NaYF4和NaErF4...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激发态吸收（ESA）上转换发光机理示意图
续吸收两个或多个亚稳的长寿命光子，进而产生上转换发光的机制，。稀土离子具有丰富的阶梯状能级和长的中间态能级寿命，当基态 低能量的（长波长）光子，并布居到中间态能级 E1，由于其寿命较长1 能级处继续吸收第二个光子的能量，从而布居到更高的能级 E2 处 能级处的电子辐射跃迁至基态 G，就会产生上转换发光。（2）能量传递上转换（ETU）能量传递上转换发光机制如图 1.3 所示。上转换过程主要发生在共掺两个相邻的稀土离子之间，稀土离子的作用一是作为发光中心产生上是作为敏化离子吸收激发光能量。具体过程如下：敏化离子吸收泵浦态的电子激发到中间态能级 E1 上，然后通过无辐射能量传递过程将其临近的发光中心离子，使其跃迁到第一激发态，并在其未能及时弛有限时间内，再次发生能量传递，使其跃迁至 E2 能级，随后电子从基态 G 产生上转换发光。
需要在激发强度超过一定阈值的时候才能产生上转换发光过程[18]。如图1.4所示，与激发态吸收和能量传递过程不同，光子雪崩过程的产生首先需要通过位于基态能级的离子以非共振的基态吸收，使电子跃迁至亚稳中间态 E1 能级上，随后 E1能级上的电子吸收另一个光子，并跃迁至发射态 E2 上，随后 E2 能级会与相邻的基态离子发生能量传递过程，使得自身和临近离子的基态离子都跃迁至亚稳中间态 E1 能级
【参考文献】：
期刊论文
[1]强上转换发光的LiLu1-xYbxF4∶Tm@LiGdF4核壳纳米晶的制备[J]. 翟雪松,刘世虎,范柳燕,刘杰,焦宝祥,王丽丽. 发光学报. 2017(09)
[2]Tm3+/Yb3+共掺氟氧化物碲酸盐玻璃的上转换发光及光学温度传感[J]. 吴中立,吴红梅,唐立丹,李煜,郭宇,姚震. 光子学报. 2017(09)
[3]钬镱掺杂波导适用型锗酸盐玻璃上转换荧光光子定量[J]. 臧雪梅,田亚蒙,赵昕,王志强,林海. 光子学报. 2016(09)
[4]Na+掺杂对LiYF4∶Er3+/Yb3+上转换发光性能的影响[J]. 丁艳丽,张晓丹,梁雪娇,许盛之,魏长春,赵颖. 发光学报. 2014(05)
[5]Yb3+/Er3+掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备与发光性能[J]. 李慧,杨魁胜,祁宁,左周. 中国光学. 2011(06)
[6]Lanthanide NIR luminescence for telecommunications, bioanalyses and solar energy conversion[J]. Jean-Claude G. Bünzli,Svetlana V. Eliseeva. Journal of Rare Earths. 2010(06)
[7]核壳结构NaYF4:Yb3+、Er3+/SiO2颗粒的制备及其光谱性能[J]. 陈实,周国红,张海龙,杨燕,王士维. 无机材料学报. 2010(11)
[8]中国的纳米科技研究[J]. 白春礼. 中国科技产业. 2001(09)
[9]The strong cross relaxation of Er3+ and Yb3+ ions in the oxvfluoride glass ceramics[J]. ZHANG Guangyin, ZHAO Lijuan, HOU Yanbing, XU Jingjun & SHANG Meiru1. Photonics Center, College of Physical Science, Nankai University, Tianjin 300071, China;2. Institute of Photon-Electron Technology, North Traffic University, Beijing 100044, China. Chinese Science Bulletin. 2000(10)
博士论文
[1]增强上转换发光的纳米粒子新结构构建及物理性质研究[D]. 赵承周.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
硕士论文
[1]稀土掺杂复合氟化物纳米颗粒的控制合成及表面修饰[D]. 吴青龙.内蒙古师范大学 2014
本文编号：3544560
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激发态吸收（ESA）上转换发光机理示意图
续吸收两个或多个亚稳的长寿命光子，进而产生上转换发光的机制，。稀土离子具有丰富的阶梯状能级和长的中间态能级寿命，当基态 低能量的（长波长）光子，并布居到中间态能级 E1，由于其寿命较长1 能级处继续吸收第二个光子的能量，从而布居到更高的能级 E2 处 能级处的电子辐射跃迁至基态 G，就会产生上转换发光。（2）能量传递上转换（ETU）能量传递上转换发光机制如图 1.3 所示。上转换过程主要发生在共掺两个相邻的稀土离子之间，稀土离子的作用一是作为发光中心产生上是作为敏化离子吸收激发光能量。具体过程如下：敏化离子吸收泵浦态的电子激发到中间态能级 E1 上，然后通过无辐射能量传递过程将其临近的发光中心离子，使其跃迁到第一激发态，并在其未能及时弛有限时间内，再次发生能量传递，使其跃迁至 E2 能级，随后电子从基态 G 产生上转换发光。
需要在激发强度超过一定阈值的时候才能产生上转换发光过程[18]。如图1.4所示，与激发态吸收和能量传递过程不同，光子雪崩过程的产生首先需要通过位于基态能级的离子以非共振的基态吸收，使电子跃迁至亚稳中间态 E1 能级上，随后 E1能级上的电子吸收另一个光子，并跃迁至发射态 E2 上，随后 E2 能级会与相邻的基态离子发生能量传递过程，使得自身和临近离子的基态离子都跃迁至亚稳中间态 E1 能级
【参考文献】：
期刊论文
[1]强上转换发光的LiLu1-xYbxF4∶Tm@LiGdF4核壳纳米晶的制备[J]. 翟雪松,刘世虎,范柳燕,刘杰,焦宝祥,王丽丽. 发光学报. 2017(09)
[2]Tm3+/Yb3+共掺氟氧化物碲酸盐玻璃的上转换发光及光学温度传感[J]. 吴中立,吴红梅,唐立丹,李煜,郭宇,姚震. 光子学报. 2017(09)
[3]钬镱掺杂波导适用型锗酸盐玻璃上转换荧光光子定量[J]. 臧雪梅,田亚蒙,赵昕,王志强,林海. 光子学报. 2016(09)
[4]Na+掺杂对LiYF4∶Er3+/Yb3+上转换发光性能的影响[J]. 丁艳丽,张晓丹,梁雪娇,许盛之,魏长春,赵颖. 发光学报. 2014(05)
[5]Yb3+/Er3+掺杂氟氧化物微晶玻璃的制备与发光性能[J]. 李慧,杨魁胜,祁宁,左周. 中国光学. 2011(06)
[6]Lanthanide NIR luminescence for telecommunications, bioanalyses and solar energy conversion[J]. Jean-Claude G. Bünzli,Svetlana V. Eliseeva. Journal of Rare Earths. 2010(06)
[7]核壳结构NaYF4:Yb3+、Er3+/SiO2颗粒的制备及其光谱性能[J]. 陈实,周国红,张海龙,杨燕,王士维. 无机材料学报. 2010(11)
[8]中国的纳米科技研究[J]. 白春礼. 中国科技产业. 2001(09)
[9]The strong cross relaxation of Er3+ and Yb3+ ions in the oxvfluoride glass ceramics[J]. ZHANG Guangyin, ZHAO Lijuan, HOU Yanbing, XU Jingjun & SHANG Meiru1. Photonics Center, College of Physical Science, Nankai University, Tianjin 300071, China;2. Institute of Photon-Electron Technology, North Traffic University, Beijing 100044, China. Chinese Science Bulletin. 2000(10)
博士论文
[1]增强上转换发光的纳米粒子新结构构建及物理性质研究[D]. 赵承周.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
硕士论文
[1]稀土掺杂复合氟化物纳米颗粒的控制合成及表面修饰[D]. 吴青龙.内蒙古师范大学 2014
本文编号：3544560
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3544560.html
