【摘 要】
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稀土离子掺杂的上转换发光材料在近些年受到了广泛关注,其发光性质以及制备方法已成为学术界研究的热点。以Yb3+–Er3+掺杂的上转换发光材料体系为例,大多数研究集中在能量传递和掺杂浓度对发光性能的影响,而关于电子传递对上转换发光性能影响的研究相对较少。本文中,我们在Yb3+–Er3+上转换体系中引入了金属离子X(X=Pr3+,Ce3+,Tb3+,Mn2+),其中X与Yb3+离子之间发生电子传递形成Y
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稀土离子掺杂的上转换发光材料在近些年受到了广泛关注,其发光性质以及制备方法已成为学术界研究的热点。以Yb3+–Er3+掺杂的上转换发光材料体系为例,大多数研究集中在能量传递和掺杂浓度对发光性能的影响,而关于电子传递对上转换发光性能影响的研究相对较少。本文中,我们在Yb3+–Er3+上转换体系中引入了金属离子X(X=Pr3+,Ce3+,Tb3+,Mn2+),其中X与Yb3+离子之间发生电子传递形成Yb3+–X氧化还原离子对。我们通过荧光谱学测试探究了氧化还原离子对Yb3+–X对上转换发光的猝灭影响。并进一步研究了猝灭发光伴随的升温现象。具体工作内容如下:（1）在Yb3+–Er3+上转换体系中引入Pr3+离子,在实验中观察到引入少量Pr3+离子时上转换发射强度明显减弱,当掺入5%Pr3+离子时谱形和单掺Er3+离子的谱形一致。易氧化金属离子Pr3+与易还原金属离子Yb3+离子之间发生电子传递形成Yb3+–Pr3+氧化还原离子对。基于荧光谱学测试结果分析了氧化还原离子对Yb3+–Pr3+对上转换发光性能的影响。氧化还原离子对Yb3+–Pr3+的作用效果是使Yb3+离子失去上转换活性,猝灭上转换发光。Yb3+离子敏化功能消失后体系中主导的上转换机制改变。我们以Pr3+离子为基础进一步研究了引入具有易氧化性质的相似金属离子X(X=Ce3+,Tb3+,Mn2+)后对Yb3+–Er3+上转换发光的猝灭影响并分析猝灭原因。这种猝灭现象不只限于LaMg Al11O19和LaMgGa11O19体系,在经典的Na YF4体系中也存在,说明这种现象具有普适性。除Yb3+–Er3+共掺体系外,在单掺Er3+离子体系中引入Pr3+离子也存在猝灭现象。980 nm激光激发下Er3+离子发生激发态吸收上转换,引入Pr3+离子后Er3+离子和Pr3+离子之间发生交叉弛豫,猝灭上转换发光。（2）在Yb3+–Er3+上转换体系中引入Pr3+离子,猝灭上转换发光同时伴随升温现象。以LaMgAl11O19:Yb3+,Er3+,Pr3+为例开展了光热特性的研究,其中Er3+离子的2H11/2和4S3/2能级为热耦合能级。本文工作研究了上转换发射强度与温度的依赖关系。基于热耦合能级荧光强度比（FIR）测温原理,通过热耦合能级的发射强度比来确定样品所处的环境温度。我们基于不同功率辐照下样品的升温现象,探究了样品自身升温时的发射强度与温度的依赖关系。本文工作中进一步讨论了Pr3+离子掺杂浓度对上转换发光材料光热过程的影响。随Pr3+离子掺杂浓度的增加,样品温度逐渐升高。LaMgAl11O19:Yb3+,Er3+,Pr3+上转换发光材料基于辐照升温这一特点可以作为光学加热器,具有光热治疗方面的应用潜能。
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