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三价稀土离子掺杂的上转换发光材料具有高的光学稳定性和窄的发光峰等特点,这使其在多色显示,生物成像,温度传感,激光器等领域有着极大的应用价值。然而稀土离子的能级之间是跃迁禁戒,同时能级又极其丰富。这使得稀土上转换发光过程非常复杂。对于不同的稀土离子,其复杂的发光机制有待深入研究。蓝光在我们生活中的照明、成像、显示等方面具有不可替代的作用。而Tm3+可以发射出典型的蓝光。研究其发光特性和机制就尤为重要。本论文针对掺杂T3+纳米颗粒的上转换发光与荧光耗尽的机制进行了系统研究。主要的研究结果如下:1.研究了单掺样品—β-NaYF4:Tm3+在800nm激发下的发光性质与机制。800nm激发β-NaYF4:Tm3+,可以得到Tm3+典型的蓝光发光:451nm(1D2)和481nm(1G4)。通过研究荧光强度与激光功率的依赖关系,判断出稀土发光的多光子过程:1D2是三光子过程,1G4是双光子过程。从量子跃迁的基本原理出发,根据发光离子的浓度依赖,不同主体材料与掺杂、不同激发条件(多束光同时激发)的荧光性质,最终甄别出这两个能级电子的跃迁机制:1G4荧光源于激发态吸收(ESA),3H6→3H4～～3H5→1G4,1D2荧光源于两种能量共振转移过程,都可表示为1G4+3H4→1D2+3F4。这些结果将有助于我们理解复杂掺杂体系的上转换发光机制。另外,多束光同时激发样品的发光增强表明选择合适波长的多束光激发是一种实现发光增强的有效途径。2.研究了 Yb3+/Tm3+共掺样品在980nm和1550nm同时激发下的上转换发光性质与机制。980nm单独激发样品,可以得到强烈的蓝紫光发光。当加入一束1550nm激光激发后,得到高效的荧光衰减结果。1D2、1G4、3F3以及3H4能级的荧光衰减效率分别达到90%、61%、50%和40%。我们分别甄别了 1550nm光子对Yb3+与Tm3+之间的能量传递和交叉驰豫的影响以及1550nm光子可能引起的热效应和受激辐射耗尽荧光(STED)过程。实验结果显示,STED过程是引起荧光耗尽的主要原因。这些结果说明多束光同时激发可以有效地调控稀土发光。另外,该类稀土材料非常有希望代替有机染料作为一种高光学稳定的发光材料应用在STED纳米显微镜中。