NaYF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)变温条件下的发光动力学研究

【摘要】近三十年来，在近红外转换成更短波长光的三价稀土离子掺杂的材料方面，引来越来越多的关注。目前为止，越来越多的上转换材料都有很好地发展前景，并且被大量研究，例如晶体，玻璃，陶瓷等等。近年来，三价稀土离子，例如Er3+，所掺杂的不同尺寸的荧光粉在纳米领域得到了很广泛的研究。我们合成了不同尺寸的，不同晶相的油相NaYF4:Yb3+/Er3+上转换纳米晶体，并系统的研究了随温度变化的上转换发光机制以及动力学特性。在这期间，我们观察到了一些非常有趣的现象，六角相(25nm,45nmandbulk)NaYF4和立方相的(<10nm)NaYF4上转换材料在随温度变化的上转换特性表现的非常不同。六角相NaYF4的Er3+离子上转换发光强度在100K左右达到一个最大值，然而立方相的NaYF4，其Er3+离子上转换发光强度仅仅是随着温度的增高单纯的猝灭(10-400K)。2H11/2-4I15/2和4S3/2-4I15/2的强度比值，RHS，在六角相的NaYF4中，随着温度的升高而缓慢升高，而在立方相的样品中，RHS作为温度的函数，表现出更为复杂和反复的变化特性。在六角相的样品中，我们观察到Er3+离子动态学的上升过程，然而在立方相的样品中，没有观察到这个上升过程。值得一提的是，这其中Er3+离子的衰减是个双指数过程。我们很系统的讨论了，随温度变化上转换过程所体现的不同现象，这其中的潜在的原因。当粒子尺寸足够小，Yb3+到Er3+的能量传递就不足。将原因归结为几点，首先当粒子尺寸减小到只有几纳米，能量传递的效率则会被粒子的边界效应抑制，再者由于立方相的NaYF4是在相对较低的温度下合成的，所以引入了很多的缺陷态，这一点主要归因为其较差的结晶性，而纳米材料的表面不可避免的要引入相当多的大的声子振动官能团，例如OH-。以上的重要原因导致了Yb3+离子向缺陷态，和或者OH-基团的非辐射能量转换过程的提高，这与Yb3+向Er3+的能量转换一起完成。
【作者】于威；
【导师】王宇；
【作者基本信息】吉林大学，生物医学工程，2014，硕士
【关键词】NaYF4:Yb3+/Er3+；上转换发光；变温光谱；动力学；

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