稀土掺杂钨酸钇钠荧光粉的上转换光谱性质及光热转换机理研究

【摘要】：近些年,稀土掺杂上转换无机发光材料的研究受到了科研工作者的广泛关注。其原因在于上转换发光在许多领域有广泛的应用,如3D显示、生物标记、温度传感等等。迄今为止,人们围绕着上转换发光材料的工作已在合成方法、粒子尺寸、基质材料等方面取得了很多研究成果,但是对于高温条件下的上转换发光能级布居情况及激光辐照下光热转换效应的文献报道比较鲜见。这是由于发光过程中的能量传递速率受温度的影响十分敏感,动力学过程变化得非常复杂。基于上述情况,本文通过微波水热法制备出化学稳定性良好的NaY(WO4) 2微米结构。对温度敏感的稀土离子Tm3+、Sm3+掺杂的NaY(WO4) 2材料,在激光辐照下,围绕上转换发光性质及光热转换机理进行了系统地研究,取得成果如下：1、在980nm红外光激发下,探讨了NaY(WO4)2:Tm3+/Yb3+微米球中Tm3+离子蓝光和近红外发射的浓度依赖特性和功率依赖特性,并研究了温度对蓝光与近红外光的影响。结果表明,当Yb3+掺杂浓度为10 mo1%,其蓝色与近红外上转换发光的最佳Tm3+离子掺杂浓度分别为0.5 mo1%与1.5 mo1%。对于Tm3+离子’G4能级上的热猝灭效应,低浓度掺杂的样品比高浓度样品表现出更显著的猝灭行为。2、首次利用NaY(WO4)2:Er3+/Yb3+温度探针对NaY(WO4)2:Tm3+/Yb3+微米球的光热转换行为进行了探讨。发现在980 nm红外光激发下,激发功率与Tm3+离子掺杂浓度越高,光热转换效应越明显。时间扫描光谱的分析说明了当激发功率较高时,热猝灭现象明显,并且,低Tm3+离子浓度样品的上转换发光强度变化速率较大,并用Arrhenius模型对该现象给予了解释。3、首次利用NaYF4:Er3+/Yb3+温度探针对NaY(WO4)2:Sm3+/Nd3+微米球的光热转换行为进行了探讨。发现在808 nm红外光激发下,Sm3+与Nd3+离子之间可实现能量传递,该过程中的离子无辐射跃迁产热效应取决于激发功率与Sm3+离子掺杂浓度。激发功率越高,离子掺杂浓度越大,光热转换效应越显著。