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镧系离子(Ln)和过渡金属离子共激活的近红外发光材料由于其特殊和优良的发光性能被广泛应用于太阳能电池光谱转换器、固态激光器、生物成像、Ge光伏器件、光纤光学放大器和生物荧光探针等领域。稀土离子(RE)激活的近红外发光材料由于4f-4f能级禁阻跃迁,在近红外(NIR)光谱范围内通常表现出微弱的窄带吸收,这导致了它的低激发效率和相应的弱近红外发射。敏化方法是提高稀土离子吸收效率从而提高发射强度的重要途径。本文采用高温固相法合成了四价锰离子与不同的三价稀土离子(Tm3+,Nd3+,Ho3+)共激活双层钙钛矿Y2MgTiO6(YMT)近红外发光材料,利用Mn4+离子向稀土离子(Tm3+,Nd3+,Ho3+)有效能量传递,从而实现稀土离子(Tm3+,Nd3+,Ho3+)特征近红外光发射,通过稳态光谱和荧光动力学的研究揭示了在Mn4+/RE3+共激活YMT单基质材料中四价锰离子与不同的三价稀土离子(Tm3+,Nd3+,Ho3+)间能量传递机理。(1)采用高温固相反应制备Mn4+/Tm3+离子共掺杂Y2MgTi06荧光粉,观察到在不同激发下的Mn4+和Tm3+之间的相互能量传递过程。在从Mn4+向Tm3+离子能量传递过程中,Y2MgTi06:Mn4+/Tm3+荧光粉在800 nm、1488 nm和1800 nm附近表现出强烈的近红外发射。其中,近红外发射(800 nm 3H4→3H6)主要是通过Mn4+向Tm3+的共振能量传递以及Tm3+的下迁移;第二个近红外发射(1488 nm,3F4→3H4)和第三个近红外发射(1800 nm,3F4→3H6)主要是通过Mn4+向Tm3+的共振能量传递和Tm3+的下转换。基于Dexter’s理论,能量传递机制主要是由于Mn4+和Tm3+离子之间的偶极-偶极相互作用,这是导致Tm3+的多重近红外发射大幅度增强的原因。Tm3+离子的多重近红外发射使Y2MgTi06:Mn4+/Tm3+荧光粉在固态激光器、生物成像、Ge光伏器件(带隙约0.67eV)等方面具有潜在的应用前景。(2)通过高温固相反应制备Mn4+/Nd3+共掺杂Y2MgTiO6近红外荧光材料。在331 nm激发下观察到由Mn4+敏化的Nd3+离子的高效885 nm和1085 nm近红外发射。详细的研究了Mn4+离子与Nd3+离子之间的相互能量传递机理。研究结果表明,Mn4+到Nd3+的能量传递主要是通过共振能量传递和声子辅助能量传递。锰离子敏化Nd3+1085nm近红外发光使其发光增强5倍。Nd3+多波长近红外发射使得YMT:Mn4+/Nd3+荧光粉在单晶硅太阳能电池的荧光转换层具有潜在的应用价值。(3)采用高温固相反应合成了一系列不同锰离子和Ho3+离子掺杂浓度的YMT:Mn4+/Ho3+荧光粉。锰离子向Ho3+离子的能量传递主要是通过共振能量传递和声子辅助能量传递过程来实现Ho3+离子的单波段近红外发光。在Mn4+/Ho3+共掺杂的钛酸镁钇YMT体系中观察到1197 nm单波段近红外发射。锰离子敏化Ho3+1197 nm单波段近红外发射使其发光强度增强18倍。1197 nm的发射波长位于生物第二光学窗口,这使得Ho3+掺杂近红外发光材料可能在生物成像和荧光标记等领域具有广泛的应用前景。