上转换发光基本知识

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1、l1959年，Bloemberge在Physical Review Letter上发表文章提出，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。l1966年，Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时，发现当基质材料中掺入Yb3+离子时，在红外光激发下Er3+、Ho3+和Tm3+离子的可见发光提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的观点。 背景背景第二页，共21页。上转换发光又称为反-斯托克斯发光（Anti-Stokes），斯托克斯定律认为材料只能受到高能量波长短的光激发，发出低能量长波长的光。而上转换发光认为长波长光激发下，可持续发射波长比激发波长短的光。第三页，共21页。根据根

2、据基质材料基质材料可分为可分为5类，包括类，包括氟化物、氧化物、氟氧化物、卤化氟化物、氧化物、氟氧化物、卤化物和含硫化合物物和含硫化合物。其中就上转换发光效率而言，一般认为氯化物氟化物氧化物，这是其中就上转换发光效率而言，一般认为氯化物氟化物氧化物，这是单纯从材料的声子能量方面来考虑的，这个顺序恰与材料的结构稳定性单纯从材料的声子能量方面来考虑的，这个顺序恰与材料的结构稳定性顺序相反。顺序相反。NaYF4是目前上转换发光效率最高的基质材料是目前上转换发光效率最高的基质材料 第四页，共21页。可以把上转换过程归结为三种形式：激发态吸收、能量传递及光子雪崩机理第五页，共21页。激发态吸收过程激发态

3、吸收过程( ESA)1959 年年 Bloembergen 等等人提出的人提出的 , ,其原理是同一其原理是同一个离子从基态能级通过连个离子从基态能级通过连续的多光子吸收到达能量续的多光子吸收到达能量较高的激发态能级的一个较高的激发态能级的一个过程。过程。第六页，共21页。能量转移能量转移 ( ET)第七页，共21页。光子雪崩过l1979 年Chivian等研究Pr 3 + 离子在 LaCl 3 晶体中的上转换发光时首次提出。 “光子雪崩”是 ESA 和 ET 相结合的过程第八页，共21页。第九页，共21页。上转换合成的方法：上转换合成的方法： 1.高温固相法合成法高温固相法合成法 2.水热合

4、成法水热合成法 3.溶胶溶胶-凝胶法凝胶法 4.共沉淀法共沉淀法上转换材料的合成上转换材料的合成第十页，共21页。（一）高温固相法合成法 利用所需氧化物高纯粉料,按化学计量比配料混合均匀, 经高温煅烧后形成具有一定粒度的上转换发光粉料16。是目前合成上转换材料的主要方法之一。 影响因素：温度、压力、反应时间、添加剂上转换材料的合成上转换材料的合成第十一页，共21页。优点：微晶的晶体质量优良，表面缺陷少，发光效率高，操优点：微晶的晶体质量优良，表面缺陷少，发光效率高，操 作简便，工艺成熟，便于进行工业化。作简便，工艺成熟，便于进行工业化。 缺点：需要较高的温度，材料容易被氧化，合成的粉体烧结缺点