NaBiF₄作為一種新型的上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)材料,具有優(yōu)異的發(fā)光性能。本文以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作為表面活性劑,通過溶劑熱法成功制備出水溶性NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺/Mn²⁺上轉(zhuǎn)換微米晶,并對其晶相、形貌及發(fā)光性能進(jìn)行了表征。在980 nm激發(fā)光條件下,NaBiF₄:Yb³⁺/Er³⁺/Mn²⁺可發(fā)射出強(qiáng)烈的綠色發(fā)光,且發(fā)光強(qiáng)度隨Mn²⁺摻雜濃度的提高呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢,表現(xiàn)出優(yōu)異的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。同時,NaBiF₄:Er³⁺/Yb³⁺/Mn²⁺上轉(zhuǎn)換發(fā)光對溫度具有良好的依賴性,有望成為潛在的溫度傳感器材料。 

【文章來源】：發(fā)光學(xué)報. 2020,41(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

980 nm激光激發(fā)下,不同濃度Mn2+離子摻雜NaBiF4∶20%Yb3+/2%Er3+的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜。插圖為紫色、綠色和紅色光發(fā)光強(qiáng)度與Mn2+離子摻雜濃度的依賴關(guān)系。

圖5是980 nm激發(fā)光條件下的Yb3+離子和Er3+離子可能的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理及能級圖。首先,Yb3+離子作為敏化劑,吸收泵浦光的大部分能量,從2F7/2能級躍遷到2F5/2能級;隨后,Yb3+離子將能量傳遞給Er3+離子,使Er3+離子從基態(tài)躍遷到4I11/2和4F7/2能級,然后迅速分別無輻射躍遷至4I13/2、2H11/2和4S3/2能級,4I13/2能級繼續(xù)吸收Yb3+離子傳遞的能量躍遷至4F9/2能級,4F9/2、2H11/2和4S3/2能級分別回到基態(tài)發(fā)射出650,525,538 nm的光。 4F9/2和4S3/2能級再次吸收來自Yb3+離子傳遞的能量躍遷至2H9/2和2G7/2能級,2G7/2能級快速無輻射弛豫至4G11/2和2H9/2能級,4G11/2和2H9/2能級回到基態(tài)過程中發(fā)射出380 nm和408 nm的光。3.3 上轉(zhuǎn)換發(fā)光溫度依賴性

為了研究NaBiF4∶Yb3+/Er3+/Mn2+上轉(zhuǎn)換熒光材料在光學(xué)測溫應(yīng)用中的可行性,我們測量了NaBiF4∶20%Yb3+/2%Er3+/12%Mn2+在298～498 K溫度條件下的綠色UC發(fā)射光譜。由于Er3+離子具有2H11/2/4S3/2熱耦合能級,其離子數(shù)的分布隨溫度的改變符合玻爾茲曼分布。當(dāng)溫度較低時,粒子會占據(jù)4S3/2能級;隨著測試溫度的升高,會有更多的粒子布居到較高的2H11/2能級,從而導(dǎo)致兩個能級的熒光強(qiáng)度比逐漸增大[18-20]。我們將變溫光譜中的綠色發(fā)光峰數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后,得到如圖6(a)所示的不同溫度條件下的熒光光譜。隨著測試溫度從298 K升高至498 K,525 nm處(2H11/2→4I15/2)的綠色UC發(fā)射峰顯著提高,但發(fā)射峰的位置沒有改變。通過對變溫光譜中兩個綠色發(fā)射峰的強(qiáng)度進(jìn)行面積積分,得到了在不同溫度條件下熒光強(qiáng)度的比值。而熱耦合能級的熒光強(qiáng)度的比值與測試溫度之間的依賴關(guān)系為:Ι U Ι S =Aexp( -ΔE[]ΚΤ ),?????? ??? (1)


本文編號：3124321