稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料由于能夠在長(zhǎng)波長(zhǎng)的近紅外光激發(fā)下,發(fā)射出短波長(zhǎng)的紫外/可見光,并具有很多獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì),如高的光學(xué)穩(wěn)定性、長(zhǎng)的發(fā)光壽命、光學(xué)毒性小以及窄帶發(fā)射等,這使得稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域如光動(dòng)力治療、生物檢測(cè),以及太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。然而,由于在上轉(zhuǎn)換發(fā)光過(guò)程中存在許多的能量損失過(guò)程,例如能量傳遞給表面缺陷、無(wú)輻射馳豫、離子間的交叉馳豫等,因此導(dǎo)致了上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率低,阻礙了上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的進(jìn)一步應(yīng)用。因此,提高發(fā)光效率對(duì)于稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。過(guò)去,常用的稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子多為敏化離子-發(fā)光中心共摻雜體系,并且由于濃度猝滅效應(yīng)的問(wèn)題,使得多數(shù)的稀土離子發(fā)光中心的摻雜濃度低于3mol%,由于稀土離子的濃度過(guò)低,想要提高其發(fā)光效率是非常困難的。而近期,我們課題組和另外兩個(gè)研究小組在國(guó)際上幾乎同時(shí)報(bào)道了一種新型的上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系,Er³⁺“摻雜濃度”高達(dá)100%的NaErF₄@NaYF₄和NaErF₄... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激發(fā)態(tài)吸收（ESA）上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理示意圖

續(xù)吸收兩個(gè)或多個(gè)亞穩(wěn)的長(zhǎng)壽命光子，進(jìn)而產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光的機(jī)制，。稀土離子具有豐富的階梯狀能級(jí)和長(zhǎng)的中間態(tài)能級(jí)壽命，當(dāng)基態(tài) 低能量的（長(zhǎng)波長(zhǎng)）光子，并布居到中間態(tài)能級(jí) E1，由于其壽命較長(zhǎng)1 能級(jí)處繼續(xù)吸收第二個(gè)光子的能量，從而布居到更高的能級(jí) E2 處 能級(jí)處的電子輻射躍遷至基態(tài) G，就會(huì)產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光。（2）能量傳遞上轉(zhuǎn)換（ETU）能量傳遞上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制如圖 1.3 所示。上轉(zhuǎn)換過(guò)程主要發(fā)生在共摻兩個(gè)相鄰的稀土離子之間，稀土離子的作用一是作為發(fā)光中心產(chǎn)生上是作為敏化離子吸收激發(fā)光能量。具體過(guò)程如下：敏化離子吸收泵浦態(tài)的電子激發(fā)到中間態(tài)能級(jí) E1 上，然后通過(guò)無(wú)輻射能量傳遞過(guò)程將其臨近的發(fā)光中心離子，使其躍遷到第一激發(fā)態(tài)，并在其未能及時(shí)弛有限時(shí)間內(nèi)，再次發(fā)生能量傳遞，使其躍遷至 E2 能級(jí)，隨后電子從基態(tài) G 產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光。

需要在激發(fā)強(qiáng)度超過(guò)一定閾值的時(shí)候才能產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光過(guò)程[18]。如圖1.4所示，與激發(fā)態(tài)吸收和能量傳遞過(guò)程不同，光子雪崩過(guò)程的產(chǎn)生首先需要通過(guò)位于基態(tài)能級(jí)的離子以非共振的基態(tài)吸收，使電子躍遷至亞穩(wěn)中間態(tài) E1 能級(jí)上，隨后 E1能級(jí)上的電子吸收另一個(gè)光子，并躍遷至發(fā)射態(tài) E2 上，隨后 E2 能級(jí)會(huì)與相鄰的基態(tài)離子發(fā)生能量傳遞過(guò)程，使得自身和臨近離子的基態(tài)離子都躍遷至亞穩(wěn)中間態(tài) E1 能級(jí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的LiLu1-xYbxF4∶Tm@LiGdF4核殼納米晶的制備[J]. 翟雪松,劉世虎,范柳燕,劉杰,焦寶祥,王麗麗.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2017(09)
[2]Tm3+/Yb3+共摻氟氧化物碲酸鹽玻璃的上轉(zhuǎn)換發(fā)光及光學(xué)溫度傳感[J]. 吳中立,吳紅梅,唐立丹,李煜,郭宇,姚震.  光子學(xué)報(bào). 2017(09)
[3]鈥鐿摻雜波導(dǎo)適用型鍺酸鹽玻璃上轉(zhuǎn)換熒光光子定量[J]. 臧雪梅,田亞蒙,趙昕,王志強(qiáng),林海.  光子學(xué)報(bào). 2016(09)
[4]Na+摻雜對(duì)LiYF4∶Er3+/Yb3+上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的影響[J]. 丁艷麗,張曉丹,梁雪嬌,許盛之,魏長(zhǎng)春,趙穎.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2014(05)
[5]Yb3+/Er3+摻雜氟氧化物微晶玻璃的制備與發(fā)光性能[J]. 李慧,楊魁勝,祁寧,左周.  中國(guó)光學(xué). 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]核殼結(jié)構(gòu)NaYF4:Yb3+、Er3+/SiO2顆粒的制備及其光譜性能[J]. 陳實(shí),周國(guó)紅,張海龍,楊燕,王士維.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2010(11)
[8]中國(guó)的納米科技研究[J]. 白春禮.  中國(guó)科技產(chǎn)業(yè). 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)

博士論文
[1]增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的納米粒子新結(jié)構(gòu)構(gòu)建及物理性質(zhì)研究[D]. 趙承周.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2013

碩士論文
[1]稀土摻雜復(fù)合氟化物納米顆粒的控制合成及表面修飾[D]. 吳青龍.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3544560