Yb3+濃度對摻稀土納米氧化物的上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響.pdf

1、稀土離子摻雜納米粒子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光由于在生物熒光標記、光學數(shù)據(jù)存儲、上轉(zhuǎn)換激光器、彩色顯示等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景而得到了人們的重視,上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率是決定這些納米粒子性能的關(guān)鍵因素。加入敏化劑敏化發(fā)光是提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的一種有效方法。Yb3+離子是一種很好的敏化劑,而且Yb3+離子具有獨特的雙能級結(jié)構(gòu),能敏化Er3+、Tm3+離子,從而能極大提高其上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率?；诖?本論文采用溶膠-凝膠法制備出摻雜稀土離子的納米氧化物顆粒,并研究在98

2、0nm二極管激光器的激發(fā)下,敏化離子Yb3+的濃度對Tm3+和Er3+離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響。在Y2O3:Tm3+,Yb3+體系中,觀察到隨Yb3+離子濃度的增加,Tm3+離子的藍光、紅光和近紅外發(fā)光的強度都先增加后減小。通過對光譜和功率曲線的分析,本論文提出并證實了在Yb3+離子濃度較高時,發(fā)生了Yb3+離子對Tm3+離子的合作敏化,以及Tm3+離子向Yb3+離子的反向能量傳遞過程,并很好地解釋了觀察到的實驗現(xiàn)象。本論文還首次發(fā)現(xiàn)Tm3

3、+離子藍光波段的峰值比(476nm/488nm)隨Yb3+離子濃度和泵浦光功率的變化而發(fā)生明顯的變化,經(jīng)分析認為是由于Yb3+離子濃度和泵浦光功率的變化都會導致激光打在樣品上的光斑的溫度變化,根據(jù)波爾茲曼分布溫度變化會導致某一能態(tài)所匹裂的能級的粒子數(shù)布居發(fā)生變化,從而使峰值比發(fā)生變化。此外還在Y2O3:0.2mol％Tm3+,3mol%Yb3+樣品中觀察到紫外波段298nm、364nm和391nm的上轉(zhuǎn)換發(fā)光,并首次提出其分別屬于六光子

4、和五光子過程。在ZrO2:Er3+,Yb3+體系中,觀察到隨著Yb3+離子濃度的增加,綠色上轉(zhuǎn)換熒光相對紅色熒光逐漸減弱。并在Yb3+離子濃度為10mol%時,得到了純紅色的上轉(zhuǎn)換熒光。通過對光譜和功率曲線的分析,本論文認為當Yb3+離子濃度很高時,Yb3+離子和Er3+離子之間的能量傳遞方式發(fā)生了根本變化,Er3+離子向Yb3+離子的反向能量傳遞將起主導作用,將綠光的發(fā)射能級上的粒子,搬運到紅光的發(fā)射能級,從而調(diào)制紅色和綠色的上轉(zhuǎn)換發(fā)