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稀土离子掺杂纳米粒子的上转换发光由于在生物荧光标记、光学数据存储、上转换激光器、彩色显示等领域的广泛应用前景而得到了人们的重视,上转换发光效率是决定这些纳米粒子性能的关键因素。加入敏化剂敏化发光是提高上转换发光效率的一种有效方法。Yb3+离子是一种很好的敏化剂,而且Yb3+离子具有独特的双能级结构,能敏化Er3+、Tm3+离子,从而能极大提高其上转换发光效率。基于此,本论文采用溶胶-凝胶法制备出掺杂稀土离子的纳米氧化物颗粒,并研究在980nm二极管激光器的激发下,敏化离子Yb3+的浓度对Tm3+和Er3+离子上转换发光的影响。在Y2O3:Tm3+,Yb3+体系中,观察到随Yb3+离子浓度的增加,Tm3+离子的蓝光、红光和近红外发光的强度都先增加后减小。通过对光谱和功率曲线的分析,本论文提出并证实了在Yb3+离子浓度较高时,发生了Yb3+离子对Tm3+离子的合作敏化,以及Tm3+离子向Yb3+离子的反向能量传递过程,并很好地解释了观察到的实验现象。本论文还首次发现Tm3+离子蓝光波段的峰值比(476nm/488nm)随Yb3+离子浓度和泵浦光功率的变化而发生明显的变化,经分析认为是由于Yb3+离子浓度和泵浦光功率的变化都会导致激光打在样品上的光斑的温度变化,根据波尔兹曼分布温度变化会导致某一能态所匹裂的能级的粒子数布居发生变化,从而使峰值比发生变化。此外还在Y2O3:0.2mol％Tm3+,3mol%Yb3+样品中观察到紫外波段298nm、364nm和391nm的上转换发光,并首次提出其分别属于六光子和五光子过程。在ZrO2:Er3+,Yb3+体系中,观察到随着Yb3+离子浓度的增加,绿色上转换荧光相对红色荧光逐渐减弱。并在Yb3+离子浓度为10mol%时,得到了纯红色的上转换荧光。通过对光谱和功率曲线的分析,本论文认为当Yb3+离子浓度很高时,Yb3+离子和Er3+离子之间的能量传递方式发生了根本变化,Er3+离子向Yb3+离子的反向能量传递将起主导作用,将绿光的发射能级上的粒子,搬运到红光的发射能级,从而调制红色和绿色的上转换发光。