Er3+,Yb3+共掺杂Y2O3纳米晶体粉末中1.5 μm近红外发光增强现象的研究

摘要

用燃烧法制备了平均粒径为10和40 mm的(Y0.96Er0.02)O3纳米晶体样品,并通过1 200℃高温退火获得了同样组分的体材料样品.利用X射线衍射谱(XRD),傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR),透射电镜(TEM)和透射电镜(SEM)照片对样品的晶体结构和形貌进行了表征.测量了不同样品980 nm激发下的上转换发射光谱和近红外发射光谱.对实验结果的分析发现,随着粒径的减小,样品发射光谱中红光和近红外发射的成分增加.产生这一现象的原因是由于纳米材料具有比表面积大的特点,能够吸附更多的OH(振动能量3 200～3 800 cm-1),OH-数量的增加使电子从Er3+的4I11/2→I13/2能级(能量差3 600 cm-1)的无辐射弛豫速率增大,这一无辐射弛豫过程减少了4I11/2上的电子布居数,使绿光发射减弱;同时增加了4I13/2上的电子布居数,使红光和近红外发射增强.40 nm样品的1.5 μm发射主峰强度是体材料的1.6倍,这一结果对纳米发光材料的实际应用是很有意义的.