稀土离子掺杂氟氧化物玻璃陶瓷上转换光致发光的研究

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三价稀土离子具有丰富的能级,其掺杂的上转换发光材料在绿色照明、生物荧光标识、短波长激光器、信息显示以及光电子学等领域有着广泛应用前景。掺杂稀土离子的玻璃陶瓷是目前激光材料领域的研究热点之一。本论文主要研究了Er3+/Yb3+,Tm3+/Yb3+和Tm3+/Er3+/Yb3+掺杂NaYF4玻璃陶瓷的光谱性质与上转换发光机制。   用熔融法制备了稀土离子Er3+/Yb3+共掺,Tm3+/Yb3+共掺和Tm3+/Er3+/Yb3+共掺NaYF4玻璃陶瓷。XRD表征玻璃中包含NaYF4纳米晶。   在红外激光976 nm激发下,观测了Er3+/Yb3+共掺,Tm3+/Yb3+共掺和Tm3+/Er3+/Yb3+共掺NaYF4玻璃陶瓷的上转换荧光光谱。其中,在Er3+/Yb3+共掺的样品中观察到峰值为668 nm红光(4I9/2→4I15/2),峰值为520 nm(2H11/2→4I15/2)和550 nm(4S3/2→4I15/2)绿光;在Tm3+/Yb3+共掺的样品中观察到475 nm蓝光(1G4→3H6),651 nm红光(1G4→3H4)和790nm近红外光(3H6→3H4);在Tm3+/Er3+/Yb3+共掺的样品中同时观察到明亮的蓝光(475nm),绿光(530 nm和550 nm)和红光(651 nm和668 nm)。红、绿和蓝光光强积分随着掺杂浓度的改变而变化。通过对光谱和功率曲线的分析,根据能级匹配条件及Er3+,Tm3+和Yb3+能级图解释了发光机制,475 nm和651 nm荧光发射主要是三光子过程,520 nm,550 nm,668 nm和790nm荧光发射主要是双光子过程。   根据吸收光谱,利用Judd-Oflet理论计算了Er3+和Tm3+的J-O强度参数Ωλ,Ωλ可以定量地表示发光强度的大小。计算得到的样品中Er3+和Tm3+发光强度数值的变化规律与实验结果相吻合。  
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