摘要：光子上转换是一种重要的非线性反斯托克斯发光现象,在激光、显示、光伏、信息安全以及生物成像与诊疗等领域具有应用前景。与研究较多的有机分子三重态-三重态湮灭和稀土掺杂纳米颗粒上转换发光材料相比,上转换量子点可以在宽光谱激发范围内实现上转换发光,具有频谱吸收宽、发光效率高、近红外可吸收、能带可调、尺寸小以及稳定性高等特点,引起了领域内的关注。本文介绍了上转换发光的种类及机理,对近年来上转换发光量子点的研究进展进行了总结,重点分析了基于激发态吸收的半导体双量子点的类型和设计原理,探讨了上转换发光量子点在发光二极管(LED)、光电探测、生物标记、太阳能电池等方面的应用潜力,特别是未来发展面临的挑战和前景。

摘要：为得到GdTaO_(4):RE/Yb(RE=Tm,Er)系列最大特征发光强度的上转换荧光粉,通过试验优化设计建立了980 nm激光激发下荧光粉发光强度与其稀土掺杂浓度的回归方程,其中Tm^(3+)/Yb^(3+)样品结合均匀设计和二次通用旋转组合设计,Er^(3+)/Yb^(3+)样品则利用均匀设计和三次正交多项式回归设计分步寻优.检验并求解回归方程,分析浓度与发光强度关系,结果表明RE^(3+)(RE=Tm,Er)和Yb^(3+)浓度变化均对发光强度影响显著,且在试验空间中存在光强极值点.同条件下再次通过高温固相法制备最优发光样品.分析最优样品X射线衍射(XRD)图谱,结果表明样品均为纯相,Li+助熔剂掺杂会抑制反应杂相的产生,稀土的掺入使衍射峰向高角度偏移,且不改变峰形.分析激发功率与发光强度的关系,结果表明Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺的蓝光发射为三光子过程,Er^(3+)/Yb^(3+)共掺的绿光发射为双光子过程.分析样品温度与发光强度的关系,各样品发光强度随温度升高而降低,表明各样品发生温度猝灭,由此计算了样品的激活能.

摘要：采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂Gd2Ti2O7纳米晶粉末,通过试验优化设计的理论建立了Er^(3+)-Yb^(3+)掺杂浓度与发光强度的回归方程,利用遗传算法优化计算出方程的最优解Er^(3+)、Yb^(3+)掺杂浓度分别为5.60%(物质的量分数)和13.43%。Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂Gd2Ti2O7纳米晶粉末为单一面心立方Gd2Ti2O7相结构,随Yb^(3+)共掺杂浓度增加,X射线衍射峰逐渐向高角偏移。在976 nm激光激发下,Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂Gd2Ti2O7获得了分别对应于Er^(3+)的2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁的绿色和红色上转换发光,且绿色和红色发光均为双光子吸收过程。研究了最优样品上转换发光与温度之间的关系,发现绿色上转换发光具有优良的温度传感特性,对红色上转换发光的温度猝灭进行了解释。

摘要：近年来,将近红外光转换为短波长的可见或近红外光的稀土纳米晶上转换发光研究吸引了生物成像、纳米温度传感、太阳能电池等领域研究者的广泛关注。面向多领域的应用需求,稀土纳米晶上转换发光需提高其发光强度、发光波长以及激发波长的选择性。本文综述了纳米尺度上,通过组成、结构以及核壳结构的设计,在理解上转换发光过程的能量传递路径和上转换发光过程的基础上,提高对上转换发光的颜色、各跃迁的比例以及发光强度、发光寿命等调控的研究进展。此外,还关注了纳米晶与贵金属表面电场、表面有机分子以及环境温度的耦合在提高辐射跃迁几率、减少无辐射能量损失等方面提高其上转换发光强度的研究发展趋势。

摘要：四方LiYF4是一种与六方NaYF4相当的稀土上转换发光基质材料,由于相对优异的短波上转换发光特性,近年受到业界的相当关注,但对产生这一优异特性的原因还未见报道.经研究发现,四方LiYF4具有六边环状亚晶格结构,每5个间距小于0.4 nm的近邻三价阳离子形成一个团簇,稀土离子间的能量传递容易在团簇内或六边形环内环绕传递.基于它的这一亚晶格结构特征,本工作通过引入不同量敏化剂Yb^3+和掺杂离子Sc^3+和Hf^4+,考察不同激活离子Er^3+、Ho^3+和Tm^3+与敏化离子Yb^3+构建亚晶格能量团簇以及异质离子Sc^3+和Hf^4+掺杂晶场调控对稀土离子上转换发光性能的影响机制.发现不同稀土离子与Yb^3+存在不同的能级匹配,导致不同概率的无辐射交叉弛豫行为,当引入适量的Yb^3+时,可分别构建1Er-2Yb、1Ho-2Yb和1Tm-4Yb亚晶格能量团簇,实现最佳的上转换发光性能;当6 mol%Sc^3+和4mol%Hf^4+引入时,可有效调控晶场的不对称性;掺杂后,5个近邻三价离子的团簇结构中,只有3个近邻Yb^3+离子,无法同时实现Er^3+离子的4F5/2和Sc^3+的2G7/2或Hf^4+的4Fo5/2激发态的双光子合作上转换电子布居,导致Sc^3+或Hf^4+成为荧光猝灭中心, Sc^3+掺杂晶场调控最大仅提升50%的荧光强度, Hf^4+掺杂没有提升反而降低Er3+离子的上转换发光强度,不同于它们掺杂六方NaYF4:Er/Yb那样扮演储能离子角色,显著提升Er^3+离子的短波上转换发光强度.本研究揭示了在六边环状亚晶格基质结构中不同稀土离子与敏化剂Yb^3+的敏化上转换发光机制,以及基质结构特征对掺杂晶场调控行为的影响机制,可为设计和制备高性能上转换发光材料提供借鉴.

摘要：氟氧化物兼有氧化物优异的稳定性和氟化物的低声子能量,是上转换发光材料的一种热点基质材料,因而研究六方相LaOF∶Er,Yb的上转换发光性能及其温度特性具有重要意义。本文采用水热法制备了六方相LaOF∶Er,Yb荧光材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱对其结构和上转换荧光性能进行表征。实验结果表明,水热法120℃得到六方相LaF3,经800℃和1000℃退火后分别形成四方相LaOF和六方相LaOF。980 nm激发下,六方相LaOF∶Er,Yb中Yb3+与Er3+存在能量传递,通过双光子吸收产生绿光和红光的上转换荧光,并且Yb3+与Er3+的最佳浓度分别为3%和1%。最后研究了六方相LaOF∶Er,Yb在温度传感方面的应用,其在150~400 K温度范围的相对灵敏度和绝对灵敏度分别为0.037 K-1和0.0043 K-1。该材料具有优异的温度传感特性,对荧光温度传感器件的设计和应用具有指导意义。

摘要：采用水热法制备了NaGd(WO4)2(NGW)∶Yb^3+,Ho^3+,Cr^3+微米晶。研究了Cr^3+离子掺杂浓度对样品的晶体结构、微观形貌、上转换发光及温度传感特性的影响。在980 nm激光激发下,所有样品均发射以546 nm为中心的较弱绿光和以660 nm为中心的强红光,分别对应于Ho^3+离子的5F4,5S2→5I8和5F5→5I8能级跃迁。随Cr^3+离子掺杂量增加,绿光发射峰强度逐渐减弱,而红光发射先增大后减小,在10%时达到最大,样品色坐标逐渐向红色区域偏移。样品的变温光谱表明,NGW∶Yb^3+,Ho^3+,10%Cr^3+微米晶具有很好的温度特性,其测温灵敏度在486 K时达到最大,约为0.0337 K^-1,比NGW∶Yb^3+,Ho^3+的灵敏度提高近1倍。

摘要：稀土掺杂微/纳材料的偏振上转换发光在单颗粒示踪和生物医学等领域具有广泛的应用前景.稀土离子的偏振上转换发光主要取决于其局域态的电子结构和激发态动力学.利用单颗粒偏振上转换光学测试平台对β-NaYF_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)微米棒的偏振上转换发光进行了系统研究.随发射偏振角的变化,单个微米棒的上转换发光强度发生周期性改变,且来自Er;同一光谱支项的不同晶体场子能级跃迁的偏振方向不同.与光谱支项整体的上转换发光相比,其晶体场子能级上转换发光表现出更大的发射偏振度.利用Er;高度偏振的晶体场跃迁谱线,实现了对单个微米棒空间取向的动态分析,揭示了NaYF_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)微米棒作为偏振各向异性的上转换荧光探针在单颗粒取向示踪方面的潜在应用.

摘要：针对目前市场上上转换发光检测系统体积较大、不具便携性、线性范围窄等缺点,基于上转换发光免疫分析原理,充分运用电子学、光电学、机械学等多个学科,对免疫层析试纸条上转换发光检测系统进行研究与开发。主要内容包含光学系统设计、平台驱动系统设计、嵌入式系统设计、计算机系统设计。通过测试,检测系统具有良好的稳定性与测量精度,测量相对误差小于1.5%,表明符合设计要求,具有一定的应用价值。

摘要：设计并制备了一种Ｔｉｎ３＋掺杂的以多种氟化物为调整剂的碲酸盐玻璃材料，研究了Ｔｍ３＋离子上转换发光强度与掺杂浓度的关系，测量不同波长的红光激发下Ｔｍ３＋离子的上转换发光，及其在可见范围内的吸收光谱．测量了上转换发光的斜率效率．