下载文档原格式
《新型NaLuF4_Yb3+,Er3+与MnF2纳米复合体系的聚集态调控和上转换发光性能研究》篇一新型NaLuF4_Yb3+,Er3+与MnF2纳米复合体系的聚集态调控和上转换发光性能研究新型NaLuF4:Yb3+,Er3+与MnF2纳米复合体系的聚集态调控及上转换发光性能研究摘要：本文研究了新型NaLuF4:Yb3+,Er3+与MnF2纳米复合体系的聚集态调控及其上转换发光性能。
通过调整复合体系的制备工艺和参数，实现了对纳米颗粒的尺寸、形貌和结构的精确控制，进一步研究了其光学性能。
本文不仅有助于深化对上转换发光机制的理解，而且为开发高性能的上转换发光材料提供了新的思路和实验依据。
一、引言近年来，上转换发光材料因其独特的发光性能在生物成像、光电器件等领域具有广泛的应用前景。
NaLuF4:Yb3+,Er3+作为一种典型的上转换发光材料，其发光性能受到广泛关注。
然而，其发光效率仍有待提高。
MnF2作为一种具有优异光学性能的材料，被认为是一种有效的上转换发光增强剂。
因此，本文旨在研究NaLuF4:Yb3+,Er3+与MnF2纳米复合体系的聚集态调控及其上转换发光性能。
二、实验部分1. 材料与方法本文采用共沉淀法和水热法相结合的方法制备了NaLuF4:Yb3+,Er3+与MnF2纳米复合体系。
通过调整制备过程中的温度、时间、浓度等参数，实现了对纳米颗粒的尺寸、形貌和结构的精确控制。
2. 聚集态调控通过调整制备过程中的反应条件，实现了对NaLuF4:Yb3+,Er3+与MnF2纳米颗粒的聚集态调控。
利用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等手段对纳米颗粒的形貌、结构和尺寸进行了表征。
三、结果与讨论1. 聚集态调控对上转换发光性能的影响通过对纳米复合体系的聚集态调控，发现不同尺寸和形貌的纳米颗粒具有不同的上转换发光性能。
在适当条件下制备的纳米复合体系，其上转换发光性能得到显著提高。
此外，MnF2的引入进一步增强了上转换发光强度。
掺杂Er3+多组份氧化物玻璃的制备与发光特征的研究夏海平;宋宏伟;章践立;陈红兵;王金浩;张新民;聂秋华【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2001(022)004【摘要】用高温熔融法制备了用于1.5μm光波段元件高浓度Er3+掺杂的B2O3-SiO2,Al2O3-SiC2-CdO与Li2OAl2O3-SiO2三种多组分氧化物玻璃.在488nm 连续氩离子激发下,测定并比较了这三种玻璃在1.5μm波段的发射光谱特性,及掺杂浓度对发光强度的影响.研究结果表明:Er3+:Li2O-Al3O3-SiO2具有较宽的发光带,是合适的光放大器玻璃基质材料;而B2O3-SiO2玻璃系统随E,+掺杂浓度的增加,其荧光效应成线性增强,是合适的发光基质.【总页数】5页(P384-388)【作者】夏海平;宋宏伟;章践立;陈红兵;王金浩;张新民;聂秋华【作者单位】宁波大学光电子材料研究所,;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,;宁波大学光电子材料研究所,;宁波大学光电子材料研究所,;宁波大学光电子材料研究所,;宁波大学光电子材料研究所,;宁波大学光电子材料研究所,【正文语种】中文【中图分类】O482.31【相关文献】1.Er3+浓度对Er3+/yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷上下转换发光的调控 [J], 吴婷婷;赵丽娟;兰子鉴;常利芬;李一明;余华2.Er3+/Eu3+及Yb3+/Er3+/Eu3+共掺杂硼硅酸盐玻璃的上转换发光分析 [J], 殷海涛;李成仁;程宇琪;李淑凤;张丽3.Tm3+和Er3+共掺杂氟氧化物玻璃陶瓷材料结构和上转换发光性质的研究 [J], 秦冠仕;秦伟平;陈宝玖;吴长峰;鄂书林;林久令;赵丹;刘晃清;黄世华4.960 nm激光泵浦下Er3+和Yb3+掺杂氟氧化物微晶玻璃上转换发光特性 [J], 侯延冰;徐征;张光寅;陈晓波;徐叙瑢5.Zn2+掺杂NaAlSiO4:Er3+,Yb3+微晶玻璃制备及上转换发光性能 [J], 邵金株;王觅堂;柳召刚;胡艳宏;吴锦绣;冯福山因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第50卷第1期2021年1月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.50㊀No.1January,2021Er 3+单掺与Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究马春林,周㊀越,马晨宇,董倩文,吴㊀瑾,范雨香,翟章印(淮阴师范学院物理与电子电气工程学院,淮安㊀223300)摘要:采用固相烧结法制备一系列Er 3+单掺与Er 3+/Yb 3+共掺0.96Na 0.5Bi 0.5TiO 3-0.04CaTiO 3(NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+,x =0.002~0.015,y =0.010)无铅压电陶瓷㊂通过X 射线衍射仪和荧光光谱仪分别对样品的物相结构和上转换发光特性进行表征和分析㊂结果表明,样品的主晶相为NBT 晶相㊂在波长为980nm 的近红外光激发下,Er 3+单掺与Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT 陶瓷均呈现强的以绿光为主的Er 3+特征上转换发光㊂在NBT-CTʒx Er 3+中,当x =0.010时上转换发光性能最佳;Yb 3+能够起到敏化作用,明显增强Er 3+的上转换发光强度㊂关键词:无铅压电陶瓷;Na 0.5Bi 0.5TiO 3;Er 3+/Yb 3+;固相烧结法;上转换发光中图分类号:O482.3㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2021)01-0138-05Up-Conversion Luminescence Property of Er 3+Doped and Er 3+/Yb 3+Co-Doped NBT-CT Lead-Free Piezoelectric CeramicsMA Chunlin ,ZHOU Yue ,MA Chenyu ,DONG Qianwen ,WU Jin ,FAN Yuxiang ,ZHAI Zhangyin (School of Physics and Electronic and Electrical Engineering,Huaiyin Normal University,Huai'a n 223300,China)Abstract :A series of Er 3+doped and Er 3+/Yb 3+co-doped 0.96Na 0.5Bi 0.5TiO 3-0.04CaTiO 3(NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+,x =0.002~0.015,y =0.010)lead-free piezoelectric ceramics were prepared by a solid-state sintering method.The phase structure and up-conversion luminescence properties of the samples were characterized and analyzed by X-ray diffraction and fluorescence spectrofluorometer,respectively.These results show that the main crystal phase of the samples is that of NBT.Under the excitation of a 980nm near-infrared light,the Er 3+doped and Er 3+/Yb 3+co-doped NBT-CT ceramics exhibit characteristic emission of Er 3+with strong dominant green up-conversion emissions.The optimal up-conversion luminescence performance with x =0.010in NBT-CTʒx Er 3+ceramics are obtained.Yb 3+can act as sensitizer and significantly enhance the up-conversion luminescence intensity of Er 3+.Key words :lead-free piezoelectric ceramics;Na 0.5Bi 0.5TiO 3;Er 3+/Yb 3+;solid-state sintering method;up-conversion luminescence ㊀㊀收稿日期:2020-09-30㊀㊀基金项目:江苏省高等学校自然科学研究基金(19KJA150011);淮安市自然科学研究计划(HAB202056);江苏省高等学校大学生创新创业训练计划(201917011XJ,202010323074Y)㊂㊀㊀作者简介:马春林(1980 ),女,江苏省人,博士㊂E-mail:mchl88@0㊀引㊀㊀言压电陶瓷是一种能够实现机械能和电能相互转换的无机功能材料,可广泛应用于探测器㊁换能器㊁滤波器和传感器等领域㊂目前,在压电陶瓷体系中,铅基压电陶瓷因其在准同型相界处压电性能优异而被广泛应用㊂但是,在铅基陶瓷的制备原料中含有强毒性的PbO,在高温烧结或加工处理时具有高挥发性,会给生态环境和人类健康造成很大的危害,背离人们对电子器件绿色环保的要求㊂因此,国内外研究人员越来越关注对环境友好的多功能无铅压电陶瓷,并进行了大量研究㊂按照结构类型的不同,无铅压电陶瓷材料主要有钙钛矿型㊁铋系层状和钨青铜型等㊂其中化学式为ABO 3钙钛矿型压电陶瓷由于其结构简单㊁物理现象丰富,㊀第1期马春林等:Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究139㊀是目前研究及应用最为广泛的一类无铅压电陶瓷㊂目前,钙钛矿型无铅压电陶瓷主要包含Na0.5Bi0.5TiO3 (NBT)基㊁BaTiO3(BT)基和Na0.5K0.5NbO3(NKN)基等㊂其中NBT具有强铁电性㊁高居里温度和良好的声学性能等优点,但纯NBT的矫顽场和电导率均高,导致其难以获得理想的电学性能[1]㊂针对NBT在实际应用中的不足,国内外学者对其展开了广泛研究㊂研究结果表明,在NBT中引入其他钙钛矿结构的新组元与其形成多元体系,或对其进行离子掺杂等方法可以有效改善NBT压电陶瓷的电学性能,例如在NBT中引入CaTiO3(CT)㊁BaTiO3(BT)和K0.5Bi0.5TiO3(KBT)等[2-4]㊂将CT引入NBT基所形成的固溶体,与纯NBT陶瓷相比,其矫顽场变小,压电性能增强[2]㊂为了实现NBT基陶瓷的光电多功能特性,研究人员将稀土离子掺杂到NBT二元或多元体系中,一方面,稀土离子可以作为提高基体电学性能的结构改性剂,另一方面还可以作为引入高效光致发光性能的激活剂[5-8]㊂在Sm3+掺杂NBT-x CT陶瓷体系中,当x=0.04时,压电性和光致发光性均达到最佳[9]㊂在稀土离子中,Er3+激活的发光材料被980nm的近红外光辐照时,可以实现上转换可见光波段的绿色和红色光发射[7,10]㊂另外,Er3+掺杂发光材料在光学温度传感[11]㊁局域结构的光谱探针[12]㊁电信行业和激光中使用的波长为1.54μm的近红外特征发射[13]等领域受到广大研究人员的关注㊂但是,因为吸收截面小, Er3+单独掺杂的发光材料在980nm激发下,上转换发光效率很低,限制了其实际应用㊂先前的研究表明, Yb3+可作为Er3+的敏化剂,在980nm附近具有更大的吸收截面,可以共振地将能量传递给Er3+,进而有效增强Er3+对近红外光的吸收和Er3+激活发光材料的上转换发光性能[14-15]㊂本文通过固相烧结法制备了Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷样品,并对不同Er3+和Yb3+含量对样品的物相结构和上转换发光特性的影响展开了研究㊂1㊀实㊀㊀验1.1㊀样品制备通过固相烧结法,准备纯度分别为99.9%㊁99.99%㊁99.99%㊁99.9%㊁99.9%㊁99.99%的Bi2O3㊁TiO2㊁Na2CO3㊁Er2O3㊁Yb2O3㊁CaCO3粉末状初始原料,根据0.96Na0.5Bi0.5-x-y Er x Yb y TiO3-0.04CaTiO3(NBT-CTʒx Er3+/y Yb3+,x=0.002~0.015,y=0.010)的化学计量比,计算并称量各原料所需的投料量㊂然后将其放入玛瑙研钵中,并加入适量的无水乙醇进行充分研磨,混合均匀后放入刚玉坩埚,置于马弗炉中以800ħ的温度预烧2h;完成后将预烧粉再次充分研磨,每次称取0.6g,倒入模具中压制成直径为10mm,厚度为1~2mm圆片型坯体(生胚)㊂在刚玉垫片上铺上母粉,将生胚放在母粉上,再以母粉将生胚覆盖,最后盖上刚玉坩埚,将坩埚与垫片接触处密封,采用埋烧法在1150ħ烧结3h后冷却至室温,即得到NBT-CTʒx Er3+ (x=0.002,0.004,0.006,0.008,0.010,0.015)和NBT-CTʒ0.010Er3+/0.010Yb3+陶瓷样品㊂1.2㊀样品表征使用X射线衍射仪(XRD,D8Advance,Bruker)表征物相结构,采用荧光光谱仪(FS5)测试样品的荧光发射光谱㊂所有的样品表征均在室温下完成㊂2㊀结果与讨论2.1㊀物相结构通过X射线衍射图可以分析样品的物相结构㊂图1为在室温下使用X射线衍射仪对NBT-CTʒx Er3+/ y Yb3+样品测试所得的XRD图谱㊂由图1可观察到所有样品均为纯的ABO3钙钛矿结构,且没有出现杂相㊂样品的所有XRD衍射峰均与NBT标准谱(JCPDS card No.36-0340)相对应,说明Er3+㊁Yb3+已完全掺入到NBT-CT基质晶格中㊂图2为NBT-CTʒx Er3+/y Yb3+固溶体的放大XRD图谱,其2θ范围在31.75ʎ~33.5ʎ㊂由图2知,随着Er3+和Yb3+掺杂浓度的增加,衍射峰位向着高角度方向偏移,因为掺杂的Er3+㊁Yb3+㊁A位的Bi3+和B位的Ti4+的离子半径分别为0.089nm㊁0.0868nm㊁0.103nm和0.065nm[16],因此Er3+㊁Yb3+的离子半径较接近于Bi3+,且它们的价态相同,所以Er3+㊁Yb3+容易取代A位的Bi3+,引起微小的晶格收缩,晶面间距减小,样140㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷品的晶格发生畸变㊂依据布拉格衍射公式,衍射主峰的峰位略向高角度方向偏移㊂图1㊀NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+陶瓷的XRD 图谱Fig.1㊀XRD patterns of NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+ceramics 图2㊀NBT-CTʒx Er 3+/y Yb 3+陶瓷2θ在31.75ʎ~33.5ʎ内的放大XRD 图谱Fig.2㊀Enlarged diffraction patterns in the range of 31.75ʎto 33.5ʎof NBT-CTʒx Er 3+/y YB 3+ceramics 2.2㊀NBT-CTʒx Er 3+陶瓷样品的上转换发光性能为了研究Er 3+在NBT-CT 基质中的上转换发光特性,制备了一系列Er 3+掺杂NBT-CT 无铅压电陶瓷㊂图3(a)为NBT-CTʒx Er 3+陶瓷样品在室温下980nm 激发下的上转换发射光谱㊂由图3(a)可见,随着Er 3+掺杂浓度的增加,发射特征峰的形状和位置没有变化,但发射光的强度先增加后减小,在x =0.010时,发光性能达到最佳㊂说明通过Er 3+掺杂浓度的调节可以对NBT-CTʒx Er 3+陶瓷的上转换发光强度进行调控㊂在980nm 波长的辐照下,NBT-CTʒx Er 3+样品呈现很强的Er 3+特征发射,发射峰中有两个较强的以530nm 和546nm 为中心波长的绿色峰,分别归于Er 3+的2H 11/2ң4I 15/2㊁4S 3/2ң4I 15/2跃迁㊂另外,还有一个相对较弱的以670nm 为中心波长的红色发射峰,其来源于Er 3+的4F 9/2ң4I 15/2跃迁㊂这些结果与Er 3+掺杂的其他发光材料相似㊂结果表明,在室温下通过NBT-CTʒx Er 3+无铅压电陶瓷可以实现红外光泵浦,以及在可见光波段上的强上转换绿色和红色光发射㊂在NBT-CTʒx Er 3+陶瓷中Er 3+的上转换发光机制类似于BCZTʒEr 3+[17]㊂从图3(b)可以看出,上转换绿光发射强度远高于红光发射强度㊂图3㊀(a)NBT-CTʒx Er 3+陶瓷的上转换发射光谱(λex =980nm);(b)发射强度随Er 3+掺杂浓度的变化Fig.3㊀(a)Up-conversion photoluminescence spectra of NBT-CTʒx Er 3+ceramics (λex =980nm);(b)emission intensity as a function of Er 3+concentration2.3㊀NBT-CTʒEr 3+/Yb 3+陶瓷样品的上转换发光性能为了研究Yb 3+掺杂对NBT-CTʒ0.01Er 3+陶瓷样品上转换发光性能的影响,在室温下使用荧光光谱仪对NBT-CTʒ0.010Er 3+和NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+样品的发射光谱进行测试,结果如图4所示㊂在波长为980nm 的近红外光激发下,Er 3+/Yb 3+共掺和Er 3+单掺NBT-CT 基质的上转换发射特征峰的形状和峰位几乎一致,说明NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+样品的发射光谱仍来自Er 3+的能级跃迁辐射,但上转换发射光㊀第1期马春林等:Er 3+单掺与Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT 无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究141㊀强度显著增强,即以530nm㊁546nm 和670nm 为中心波长的特征峰的发光强度分别增强了约2.97倍㊁2.89倍㊁3.51倍,这是由于作为敏化剂的Yb 3+对近红外光980nm 的有效吸收,增强了Er 3+对980nm 近红外光激发所产生的上转换发光强度㊂图4㊀Er 3+单掺和Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT陶瓷的上转换发射光谱图Fig.4㊀Up-conversion photoluminescence spectra of Er 3+doped and Er 3+/Yb 3+co-doped NBT-CTceramics 图5㊀简单的Er 3+/Yb 3+能级示意图和能量转移过程Fig.5㊀Schematic energy-level diagram and the energy transfer process of Er 3+/Yb 3+㊀㊀为了理解Er 3+/Yb 3+共掺NBT-CT 陶瓷基质的上转换发光过程,图5给出了Er 3+/Yb 3+的部分能级,以及980nm 近红外光激发下所产生的上转换发光机制中相关的能量转移过程㊂与Er 3+单掺相比较,Yb 3+对980nm 的近红外光子具有更大的吸收截面,占据主导地位,可以通过共振将能量高效地传递给Er 3+,使其向高能级跃迁,导致其跃迁辐射增强,所以掺杂Yb 3+可以起到敏化作用,增强Er 3+的上转换发光强度[18]㊂这里忽略Er 3+的基态吸收(GSA)和激发态吸收(ESA)㊂图6㊀980nm 激发下,陶瓷样品NBT-CTʒ0.010Er 3+和NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+的CIE 色度图Fig.6㊀CIE chromaticity coordinates of the NBT-CTʒ0.010Er 3+and NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+ceramics under 980nm excitation 由图5可知,在980nm 的近红外光激发下,Yb 3+首先吸收入射的光子,从基态能级2F 7/2跃迁到能级2F 5/2,然后再返回基态,由于Yb 3+的发射和Er 3+的吸收之间在光谱上存在重叠,将发生能量传递,即ET 1ʒ2F 5/2(Yb 3+)+4I 15/2(Er 3+)ң2F 7/2(Yb 3+)+4I 11/2(Er 3+),Er 3+从基态4I 15/2跃迁至4I 11/2㊂随后从Yb 3+到Er 3+通过连续的能量转移过程ET 2ʒ2F 5/2(Yb 3+)+4I 11/2(Er 3+)ң2F 7/2(Yb 3+)+4F 7/2(Er 3+),使得布局于能级4I 11/2的部分电子跃迁到激发态能级4F 7/2㊂然后,布局于能级4F 7/2的电子达到亚稳态饱和并以无辐射弛豫的方式回到能级2H 11/2和4S 3/2㊂最后由于2H 11/2ң4I 15/2和4S 3/2ң4I 15/2之间的辐射跃迁,产生了以530nm 和546nm 为发光中心的绿色光发射㊂与绿色发射光相比较,红光能级4F 9/2的电子由两种途径产生㊂第一种是来源于上能级4S 3/2的电子直接通过无辐射弛豫过程跃迁到能级4F 9/2㊂另外,能级4I 11/2上的电子不仅可以被激发到能级4F 7/2,而且还可以无辐射跃迁到能级4I 13/2㊂下能级4I 13/2上的电子再次通过能量传递过程ET 3ʒ2F 5/2(Yb 3+)+4I 13/2(Er 3+)ң2F 7/2(Yb 3+)+4F 9/2(Er 3+)吸收Yb 3+的能量跃迁至能级4F 9/2㊂通过这两种方法,出现了由4F 9/2ң4I 15/2跃迁所产生的红色光发射㊂2.4㊀色坐标为了进一步确定NBT-CTʒ0.010Er 3+和NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+陶瓷样品发射可见光的颜色,在波长为980nm 的近红外光激发下,依据各自的发射光谱,通过CIE1931色坐标计算软件得到它们的色度坐标如图6所示㊂其中,NBT-CTʒ0.010Er 3+样品的CIE 坐标值为(0.2727,0.7122),NBT-CTʒ0.010Er 3+/0.010Yb 3+样品的CIE 坐标值为(0.2853,0.7026),均位于CIE1931色度图中绿色光区域㊂因此,NBT-CTʒ142㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷0.010Er3+和NBT-CTʒ0.010Er3+/0.010Yb3+可以有效地被980nm近红外激发而上转换发射出绿光,在白光LED领域具有潜在的应用前景㊂3㊀结㊀㊀论(1)采用固相烧结法成功地合成了Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷,样品的主晶相为NBT晶相,在XRD分辨率内未检测出次级晶相;(2)Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺NBT-CT系列样品可以被980nm近红外光有效地激发,可上转换发射出为以530nm㊁546nm㊁670nm为中心波长的绿光和红光,且绿光强度大于红光强度,在白光LED领域存在潜在的应用;(3)在NBT-CTʒx Er3+(x=0.002,0.004,0.006,0.008,0.010,0.015)样品中,NBT-CTʒ0.010Er3+样品的发光性能最好,说明通过调整RE离子的掺杂浓度可以调控NBT-CTʒx Er3+陶瓷体系的上转换发光性能; (4)通过Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺NBT-CT样品的发射光谱进行对比,得出荧光发射光谱的特征峰均来自激活剂Er3+,Yb3+只起到敏化作用,可有效增强Er3+的上转换发光强度㊂参考文献[1]㊀HUANG W H,HE S,HAO A Z,et al.Structural phase transition,electrical and photoluminescent properties of Pr3+-doped(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-x SrTiO3lead-free ferroelectric thin films[J].Journal of the European Ceramic Society,2018,38(5):2328-2334.[2]㊀DU P,LUO L H,LI W P,et al.Photoluminescence and electrical performance of smart material:Pr-doped(1-x)(Na0.5Bi0.5)TiO3-x CaTiO3ceramics[J].Journal of Alloys and Compounds,2013,551:219-223.[3]㊀MISHRA A,KHATUA D K,DE A,et al.Off-stoichiometry,structural-polar disorder and piezoelectricity enhancement in pre-MPB lead-freeNa0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3piezoceramic[J].Journal of Applied Physics,2019,125(21):214101.[4]㊀ADHIKARY G D,KHATUA D K,SENYSHYN A,et al.Long-period structural modulation on the global length scale as the characteristic featureof the morphotropic phase boundaries in the Na0.5Bi0.5TiO3based lead-free piezoelectrics[J].Acta Materialia,2019,164:749-760. [5]㊀XIA X,JIANG X P,CHEN C,et al.Enhanced piezoelectric performance and orange-red emission of Sm3+doped(Na1/2Bi1/2)TiO3based lead-free ceramics[J].Ceramics International,2017,43(1):376-384.[6]㊀ZHANG Q W,CHEN K,WANG L L,et al.A highly efficient,orange light-emitting(K0.5Na0.5)NbO3ʒSm3+/Zr4+lead-free piezoelectricmaterial with superior water resistance behavior[J].Journal of Materials Chemistry C,2015,3(20):5275-5284.[7]㊀CHEN S,WU M J,AN L Q,et al.Strong green and red upconversion emission in Er3+-doped Na1/2Bi1/2TiO3ceramics[J].Journal of theAmerican Ceramic Society,2007,90(2):664-666.[8]㊀LIU M L,LEI F Y,JIANG N,et al.Enhanced piezoelectricity,bright up-conversion and down-conversion photoluminescence in Er3+doped0.94(BiNa)0.5TiO3-0.06BaTiO3multifunctional ceramics[J].Materials Research Bulletin,2016,74:62-69.[9]㊀Ma C L,Wang X Y,Tan W S,et al.Enhanced photoluminescence and ferro/piezoelectric performance in piezo-luminescent materials withoutstanding water resistance and thermal stability[J].Dalton transactions,2020,49(17):5581-5589.[10]㊀REN Y T,YANG Z W,LI M J,et al.Upconversion luminescence modification induced near infrared luminescence enhancement of Bi2Ti2O7ʒYb3+,Er3+inverse opals[J].Journal of Luminescence,2019,208:150-154.[11]㊀LIN C,WU X,LIN M,et al.Optical,luminescent and optical temperature sensing properties of(K0.5Na0.5)NbO3-ErBiO3transparent ceramics[J].Journal of Alloys and Compounds,2017,706:156-163.[12]㊀KHATUA D K,AGARWAL A,KUMAR N,et al.Probing local structure of the morphotropic phase boundary composition of Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3using rare-earth photoluminescence as a technique[J].Acta Materialia,2018,145:429-436.[13]㊀SCHLAGHECKEN G,GOTTMANN J,KREUTZ E W,et al.Pulsed laser deposition of ErʒBaTiO3for planar waveguides[J].Applied PhysicsA,2004,79(4/5/6):1255-1257.[14]㊀AUZEL F.Upconversion and anti-stokes processes with f and d ions in solids[J].ChemInform,2004,35(16):no.[15]㊀YU X C,SONG F,WANG W T,et parison of optical parameters and luminescence between Er3+/Yb3+codoped phosphate glassceramics and precursor glasses[J].Journal of Applied Physics,2009,104(11):113105.[16]㊀SHANNON R D.Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides[J].ActaCrystallographica Section A,1976,32(5):751-767.[17]㊀马春林,周㊀越,翟章印,等.Er3+掺杂0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电陶瓷的性能研究[J].淮阴师范学院学报(自然科学版),2019,18(3):228-232.MA C L,ZHOU Y,ZHAI Z Y,et al.Properties of Er3+doped0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3piezoelectric ceramics[J].Journal of Huaiyin Teachers College(Natural Science Edition),2019,18(3):228-232(in Chinese).[18]㊀ZHAO J,LU Z,YIN Y,et al.Upconversion luminescence with tunable lifetime in NaYF4ʒYb,Er nanocrystals:role of nanocrystal size[J].Nanoscale,2013,5(3):944-952.。
Yb3+Er3+共掺TiO2上转换光致发光材料的制备与表征的开题报告题目：Yb3+Er3+共掺TiO2上转换光致发光材料的制备与表征摘要：随着能源危机日益严重和环境污染问题的加剧，节能减排已经成为了全球共同关心的重要问题。
纳米材料的研究已经成为了新材料领域的研究热点，因为它们可以通过能量转换的方式实现能量的高效利用。
本文主要研究Yb3+Er3+共掺TiO2上转换光致发光材料的制备与表征。
首先，通过溶胶-凝胶法制备出具有纳米结构的TiO2薄膜；其次，通过化学共沉淀法制备出Yb3+Er3+共掺TiO2纳米粉末，并利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、元素分析仪等测试手段对其进行表征。
结果表明，制备的Yb3+Er3+共掺TiO2纳米粉末具有良好的荧光性能，表现为蓝、绿、红三种色彩的光发射，且发光强度与掺杂浓度有着一定的关系。
此外，对制备过程中产物进行表征，发现掺杂浓度的增加会导致晶体的颗粒尺寸变大，晶格常数也会随之发生改变，这些结构性改变，对材料的性能产生了一定的影响。
关键词：Yb3+Er3+共掺TiO2，溶胶-凝胶法，化学共沉淀法，荧光性能，表征分析。
Abstract:With the increasingly serious energy crisis and environmental pollution, energy conservation and emission reduction has become an important issue of global concern. The study of nanomaterials hasbecome a hot research topic in the field of new materials, because they can achieve efficient energy utilization through energy conversion.This paper mainly studies the preparation and characterization of Yb3+Er3+ co-doped TiO2 upconversion luminescent materials. Firstly, TiO2 films with nanostructure were prepared by sol-gel method. Secondly, Yb3+Er3+ co-doped TiO2 nanometer powder was preparedby chemical co-precipitation method, and it was characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscope, and elemental analyzer.The results show that Yb3+Er3+ co-doped TiO2 nanometerpowder prepared has good fluorescence properties, showing blue,green, and red light emissions, and the luminescence intensity has acertain relationship with the doping concentration. In addition, it was found that the increase of doping concentration will cause the particlesize of the crystal to increase in the preparation process, and the latticeconstant will also undergo changes. These structural changes havecertain influences on the properties of the material.Keywords: Yb3+Er3+ co-doped TiO2, sol-gel method, chemical co-precipitation method, fluorescence properties, characterization analysis.。
刘桂香等：共沉淀法制备ZnO基纳米复合粉体及高压ZnO压敏电阻的电性能・ 359 ・第41卷第3期DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.03.14 Yb3+和Er3+共掺杂的NaY(WO4)2纳米晶的制备与发光性能任晓娇，杨魁胜，李慧，张义鑫(长春理工大学材料科学与工程学院，长春 130022)摘要：采用水热法制备出NaY(WO4):Yb3+,Er3+纳米发光粉。
通过X射线衍射、扫描电子显微镜表征了制备的发光粉样品；研究了不同Yb/Er摩尔比对发光强度的影响。
结果表明：Yb3+和Er3+共掺杂的NaY(WO4)2属于四方晶系，其粒径在30nm左右，且分散均匀。
当Yb/Er摩尔比为4:1时，NaY(WO4):Yb3+,Er3+发光粉样品的发射峰强度达到了最大值。
用980nm激光对其进行激发，在室温下观察到了410、524、553和656nm的发射峰，分别对应于2H9/2→4I15/2，2H11/2→4I15/2，4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁。
根据激发功率与发光强度的关系得出410、524、553和656nm发射峰均为双光子过程。
关键词：镱和铒共掺钨酸钇钠:；纳米晶；水热法；上转换发光中图分类号：O764 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)03–0359–05网络出版时间：网络出版地址：Preparation and Luminescence Property of Yb3+ and Er3+ Co-doped NaY(WO4)2 NanocrystalREN Xiaojiao，YANG Kuisheng，LI Hui，ZHANG Yixin(College of Materials Science and Technology, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China)Abstract: The NaY(WO4)2:Yb3+,Er3+ nanocrystals were synthesized by the hydrothermal method. The nanocrystal samples prepared were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The effect of Yb/Er mole ratio on the up-conversion luminescence intensity of the NaY(WO4)2:Yb3+,Er3 was also investigated. The results show that the NaY(WO4)2: Yb3+,Er3+ nanocrystals with the size of 30nm belong to a tetragonal system. The luminescence intensity of nanocrystal samples was more intensive at a mole ratio of Yb/Er of 4:1. The emission peaks at 410, 524, 553 and 656nm corresponding to 2H9/2→4I15/2, 2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2 and 4F9/2→4I15/2 transitions of Er3+ ions, respectively, were observed at room temperature under 980nm laser excitation. According to the relationship between the exciting power and luminous intensity, the emission peaks at 410, 524, 553 and 656nm were all belong to two-photon absorption processes.Key words: ytterbium and erbium co-doped yttrium sodium tungstate;nanocrystals; hydrothermal method; up-conversion luminescence稀土发光材料广泛应用于显像显示、生物技术等诸多领域[1–2]。
Er3+Yb3+掺杂上转换发光材料的制备与光谱性质研
究的开题报告
本文的研究目标是探究Er3+Yb3+掺杂上转换发光材料的制备方法及其光谱性质。
在当前科技领域中，上转换发光材料因其广泛的应用前景和重要的科学意义而备受研究者的关注。
在此背景之下，本研究选取Er3+Yb3+为掺杂离子，制备上转换发光材料，并探究其光谱性质。
具体的研究步骤包括以下几个方面：首先，通过混合物的焙烧，制备包含Er3+Yb3+掺杂离子的NaGdF4基底材料。
然后，在掺杂材料的表面修饰上特定的功能化分子，实现其表面的改性，以降低它们的团聚度和提高它们的分散性，从而提高制备材料的性能。
接下来，使用X射线衍射仪和透射电子显微镜等分析手段，对制备出的材料的结构、形貌和纯度进行表征。
最后，采用荧光光谱仪、紫外光谱仪等实验方法，对制备的上转换发光材料的光谱性质进行研究。
本文的创新点在于：提供一种新的上转换材料的制备方法，通过采用Er3+Yb3+掺杂离子，功能性修饰表面，创造出更好的发光材料。
预计研究的意义和价值：本次研究对上转换发光材料开发和应用展示了积极的探索意义，不但有助于深入理解材料的结构、光学性质，进而使其更加纯净，也有利于其在光通信、高密度储存等领域的应用。
