NaMgF3:Yb3 ,Er3 @CaF2上转换材料的制备及其发光性能文献综述

 2021-10-25 09:10

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文献综述

1 前言

上转换(up-conversion)发光是一种稀土离子吸收2个或2个以上的低能光子而辐射出高能光子的发光现象[1],属于反斯托克斯发光[2]。最早在上世纪50年代末，在红外光激发下能发出可见光的上转换纳米材料（UCNPs）被首次发现[3]。1959年的该报道中使用了960nm的红外光激发多晶硫化锌，观察到了525nm的绿色发光，随后上转换概念被正式提出[4]。

近几十年由于纳米科学技术的发展，上转换发光纳米材料被广泛应用于太阳能电池、生物医学、成像检测和食品安全等领域。稀土上转换发光纳米材料具有较低的声子能量和较高的化学稳定性,是目前公认的发光效率最高的上转换发光纳米材料[5]，所以它也是无机发光领域当前的研究热点之一。在稀土上转换发光纳米材料备受关注的同时，相关领域的发展也不断给它提出着新的要求。

2 稀土上转换发光材料

众所周知，我国稀土总储量为世界第一，拥有充足的稀土资源，这正方便了我国科研工作者对稀土材料的研究。稀土元素是17种特殊元素的统称，即元素周期表中原子序数从57到71号的镧系元素镧（La）、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)以及与它们具有相似化学性质的ⅢB族的钪(Sc)和钇(Y)。稀土元素外层电子结构相同,其内层4f电子可以在不同的能级之间跃迁,而这种跃迁可以使其发光，这正是稀土元素最突出的特点。科研工作者们也利用它的特性研究出稀土上转换发光材料。

3 上转换发光机理

上转换发光过程有着不同的发光机制，分别是激发态吸收（Excited State Absorption，ESA）、能量传递上转换（Energy Transfer Upconversion，ETU）和光子雪崩（Photon Avalanche，PA）。

3.1 激发态吸收（Excited State Absorption，ESA）

激发态吸收过程中，1个电子经过持续双光子或多光子吸收一定的能量,使自身从基态能级被激发到较高能级,通过光辐射的形式释放出能量。这种上转换发光过程最为常见,其原理如下图1[5]。

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