發(fā)布時間：2021-12-19 14:14

　　稀土離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料由于能夠在長波長的近紅外光激發(fā)下,發(fā)射出短波長的紫外/可見光,并具有很多獨特的光學性質,如高的光學穩(wěn)定性、長的發(fā)光壽命、光學毒性小以及窄帶發(fā)射等,這使得稀土離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料在生物醫(yī)學領域如光動力治療、生物檢測,以及太陽能電池等領域有著廣泛的應用前景。然而,由于在上轉換發(fā)光過程中存在許多的能量損失過程,例如能量傳遞給表面缺陷、無輻射馳豫、離子間的交叉馳豫等,因此導致了上轉換發(fā)光效率低,阻礙了上轉換發(fā)光材料的進一步應用。因此,提高發(fā)光效率對于稀土離子摻雜的上轉換發(fā)光納米材料的實際應用具有重要意義。過去,常用的稀土離子摻雜的上轉換發(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的問題,使得多數的稀土離子發(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研究小組在國際上幾乎同時報道了一種新型的上轉換發(fā)光體系,Er³⁺“摻雜濃度”高達100%的NaErF₄@NaYF₄和NaErF₄... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)吉林省

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

激發(fā)態(tài)吸收（ESA）上轉換發(fā)光機理示意圖

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

需要在激發(fā)強度超過一定閾值的時候才能產生上轉換發(fā)光過程[18]。如圖1.4所示，與激發(fā)態(tài)吸收和能量傳遞過程不同，光子雪崩過程的產生首先需要通過位于基態(tài)能級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 能級上，隨后 E1能級上的電子吸收另一個光子，并躍遷至發(fā)射態(tài) E2 上，隨后 E2 能級會與相鄰的基態(tài)離子發(fā)生能量傳遞過程，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

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]增強上轉換發(fā)光的納米粒子新結構構建及物理性質研究[D]. 趙承周.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2013

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



本文編號：3544560