上转换发光材料研究进展

毕业设计（论文）

题 目

上转换发光材料研究进展 系 （院）

化学与化工系 专 业

应用化工技术 班 级

2010级4班 学生姓名

李超锋 学 号 1023100826 指导教师

刘志亮 职 称 助教

二〇一三年五月二十日

上转换发光材料研究进展

摘要

本文概述了纳米上转换发光材料的研究价值和应用前景。上转换由斯托克斯定律而来，斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。比如紫外线激发发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线。但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。迄今为止，上转换发光都发生在掺杂稀土离子的化合物中，主要有氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物、卤化物等NaYF4是目前上转换发光效率最高的基质材料，比如NaYF4，Er，Yb，即镱铒双掺时，Er做激活剂，Yb作为敏化剂。

关键词：上转换发光；稀土离子；激活剂；敏化剂

Review of Research on Up-conversion Luminescence

Materials

Abstract

Outlines the value of up-conversion luminescence nano-materials research and application prospects.Up-conversion by Stokes ' law, Stokes ' law of that material can only be affected by high energy light fires, a low-energy light, in other words, short wavelength high frequency excitation wavelength long low frequency light. Such as ultraviolet excitation emits visible light, or Blue-ray-induced yellow light, or visible light brings out the infrared. But as it turns out, in fact, some of the materials can be achieved with this law is the opposite of a glow effect, so we called anti-Stokes ' luminescence, also known as up-conversion. So far, the up-conversion occurs in compounds doped with rare earth ions in the main fluoride, oxide, oxides, halides, sulfur-containing compounds, fluorine NaYF4 is the current best of up-conversion luminescence efficiency matrix material, such as NaYF4,Er,Yb, that is, when erbium-ytterbium-doped, Er do activator, Yb as a sensitizer.

Keywords: Up-conversion; Rare earth ions; Activator; Sensitizer

目录

第一章引言 (2)

第二章上转换材料目前存在的问题 (2)

2.1基质 (3)

2.2掺杂离子 (3)

第三章上转换发光材料研究进展 (3)

3.1稀土氟化物纳米颗粒的上转换材料 (4)

3.2纳米上转换发光材料 (5)

3.3新型稀土离子掺杂氧化物基上转换发光材料 (5)

3.4氟氧碲酸盐玻璃上转换荧光材料 (6)

3.5S I O2包覆上转换发光材料N A(Y0.57Y B0.39E R0.04)F4的研究 (7)

第四章总结与展望 (7)

参考文献 (8)

谢辞 (9)

第一章引言

随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑拓宽其应用领域和将已有的研究成果转换成高科技产品。上转换发光在上转换激光器、光纤放大器、三维立体显示和防伪领域都具有很好的应用前景。由于纳米颗粒的边界阻断作用，能量的共振传递也只发生在单个微粒内部，所以高的猝灭浓度使其性能降低。在稀土纳米颗粒外部包覆同质稀土层、二氧化硅以及聚合物是有效提高上转换发光效率以及量子产率的方法，同时多层结构还可以丰富发光色彩。上转换研究的一个主要应用，是以它作为泵浦机制来实现篮、绿和紫波段的激光器。短波长固体激光器在高密度光盘存储、彩色显示和通信等方面有着重要的应用。上转换激光器以其体积小、可产生可见光波长的激光倍受重视。随着80年代半导体激光器的迅速发展和稀土离子掺杂的玻璃光纤质量的提高，以半导体激光器作共振泵浦的上转换光纤激光器的研究以其转换效率高、激光阈值低、体积小、结构简单可靠等优良性引起了重视。随着科学技术的发展，人们已经不满足于现有的信息成果。为了追求更高的上转换发光效率，科研工作者在降低玻璃的最大声子能量、寻求更低声子能量玻璃形成体方面做了大量工作。在显示领域中，由于经济、科技、教育、交通等领域的需要，以实现逼真及大容量信息显示的三维立体显示越来越适应人们的要求，并要求显示器能够显示更多、更快和更复杂的立体图像。上转换三维立体显示器正是适应这种要求而产生的，它不仅可以再现各种实物的立体图像，而且可以随心所欲的显示各类计算机处理的高速动态立体图像。

第二章上转换材料目前存在的问题

稀土离子上转换发光材料的研究是发光材料研究中的一个热点。就目前而言，其上转换发光的机理、稀土离子的掺杂方案[1]、基质材料[2]、上转换发光效率和上转换激光器件结构等仍然是研究人员所关注的焦点。