上轉換發(fā)光材料

1、上轉換發(fā)光材料上轉換發(fā)光材料上轉換發(fā)轉換發(fā)光的概念：光的概念：上轉換發(fā)光是在長波長光激發(fā)下，可持續(xù)發(fā)射波長比激發(fā)波長短的光。本質上是一種反斯托克斯（AntiStokes）發(fā)光，即輻射的能量大于所吸收的能量。斯托克斯定律認為材料只能受到高能量的光激發(fā)，發(fā)出低能量的光，換句話說，就是波長短的頻率高的激發(fā)出波長長的頻率低的光。比如紫外線激發(fā)發(fā)出可見光，或者藍光激發(fā)出黃色光，或者可見光激發(fā)出紅外線。但是后來人們發(fā)現(xiàn)，其實有些材料可以實現(xiàn)與上述定

2、律正好相反的發(fā)光效果，于是我們稱其為反斯托克斯發(fā)光，又稱上轉換發(fā)光。上轉換發(fā)轉換發(fā)光技光技術的發(fā)展：展：早在1959年就出現(xiàn)了上轉換發(fā)光的報道，Bloembergc在PhysicalReviewLetter上發(fā)表的一篇文章提出，用960nm的紅外光激發(fā)多晶ZnS，觀察到了525nm綠色發(fā)光。1966年Auzcl在研究鎢酸鐿鈉玻璃時，意外發(fā)現(xiàn)，當基質材料中摻入Yb離子時，Er3、Ho3和Tm3離子在紅外光激發(fā)時，可見發(fā)光幾乎提高了兩個數(shù)量

3、級，由此正式提出了“上轉換發(fā)光”的觀點。整個60－70年代，以Auzal為代表，系統(tǒng)地對摻雜稀土離子的上轉換特性及其機制進行了深入的研究，提出摻雜稀土離子形成亞穩(wěn)激發(fā)態(tài)是產(chǎn)生上轉換功能的前提。迄今為止上轉換材料主要是摻雜稀土元素的固體化合物，利用稀土元素的亞穩(wěn)態(tài)能級特性，可以吸收多個低能量的長波輻射，從而可使人眼看不見的紅外光變成可見光。80年代后期，利用稀土離子的上轉換效應，覆蓋紅綠藍所有可見光波長范圍都獲得了連續(xù)室溫運轉和較高效率、

4、較高輸出功率的上轉換激光輸出。1994年Stanfd大學和IBM公司合作研究了上轉換應用的新生長點——雙頻上轉換立體三維顯示，并被評為1996年物理學最新成就之一。2000年Chen等對比研究了Er／Yb：FOG氟氧玻璃和Er／Yb：FOV釩鹽陶瓷的上轉換特性，發(fā)現(xiàn)后者的上轉換強度是前者的l0倍，前者發(fā)光存在特征飽和現(xiàn)象，提出了上轉換發(fā)光機制為擴散轉移的新觀點。近幾年，人們對上轉換材料的組成與其上轉換特性的對應關系作了系統(tǒng)的研究，得到了

5、一些優(yōu)質的上轉換材料。上轉換發(fā)轉換發(fā)光的機理：光的機理：能量傳遞上轉換又包括連續(xù)能量轉移(SET，SuccessiveEnergyTransfer)，交叉馳豫(CR，CrossRelaxation)以及合作上轉換(CU，CooperativeUpconversion）三種不同的能量轉移方式。1）連續(xù)能量轉移(SET，SuccessiveEnergyTransfer)SET一般發(fā)生在不同類型的離子之間，其原理如圖2：處于激發(fā)態(tài)的一種離子(

6、施主離子)與處于基態(tài)的另外一種離子(受主離子)滿足能量匹配的要求而發(fā)生相互作用，施主離子將能量傳遞給受主離子而使其躍遷至激發(fā)態(tài)能級，本身則通過無輻射馳豫的方式返回基態(tài)。位于激發(fā)態(tài)能級上的受主離子還可能第二次能量轉移而躍遷至更高的激發(fā)態(tài)能級。這種能量轉移方式稱為連續(xù)能量轉移SET。圖2SET過程圖3CR過程2）交叉馳豫(CR，CrossRelaxation)發(fā)生在相同或不同類型的離子之間。其原理如圖3所示。同時位于激發(fā)態(tài)上的兩種離子，其中