Y2O3中Tm3+的上转换发光增强研究

• 作 者: 张文生
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 上转换 增强 敏化 能量传递

生物荧光标记、光学数据存储、上转换激光器、光动力医疗等技术的发展对新型的发光材料,尤其是可见光波段的发光材料提出了需求。红外光激发的稀土上转换纳米发光材料很好的满足了这一需求,成为人们竞相研究的热点。如何提高材料的上转换发光效率,增强其发光强度,成为上转换发光材料走向实际应用的关键。本论文采用溶胶-凝胶（Sol-gel）法分别制备了Yb³⁺/Tm³⁺;Yb³⁺/Tm³⁺/Ce³⁺;Yb³⁺/Tm³⁺/Li⁺共掺的Y₂O₃纳米粉末样品。研究了这些样品的上转换发光增强现象。第一研究发现纳米氧化物Y₂O₃中铥(Tm³⁺)离子的上转换发光强度随Yb³⁺离子浓度的增加,呈现先增加后减小的趋势。Tm³⁺离子¹G₄能级的寿命随Yb³⁺离子的浓度增加逐渐减小。给出了不同Yb³⁺浓度下Tm³⁺离子¹G₄能级寿命的具体数值。分析认为Yb³⁺离子的引入增加了基质晶格的缺陷,造成Tm³⁺离子能级寿命减小。第二提出Ce³⁺离子可以作为一种敏化剂实现对Tm³⁺,Yb³⁺共掺体系上转换发光增强。在Y₂O₃:Tm³⁺,Yb³⁺,Ce³⁺体系中,观察到样品在引入Ce³⁺离子后,Tm³⁺离子的蓝光、红光和近红外发光的强度都明显增强。认为Ce³⁺离子的掺入弥补了Tm³⁺离子与Yb³⁺离子之间的能级失配,引起Tm³⁺离子的上转换发光增强。高浓度的Ce³⁺离子掺杂会引起Tm³⁺离子无辐射驰豫发生的几率增加,上转换发光强度减弱,Tm³⁺离子的紫外上转换发光猝灭。第三研究了Y₂O₃:Tm³⁺,Yb³⁺体系在掺入Li⁺离子后上转换发光明显增强。实验发现Li⁺离子的最佳掺杂浓度为10mol%。认为Li⁺离子主要通过改变基质晶格结构实现对Tm³⁺离子上转换发光的增强。这与Ce³⁺离子对Tm³⁺离子上转换发光的增强原理是不同的。