第２６卷第２期 无 机 化 学 学 报 Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．２ ２０１０年２月 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ２２９—２３２ 沉淀法合成纳米晶上转换发光材料Ｙ２０￣Ｓ：Ｙｂ，Ｅｒ 张俊文 谭宁会１ 刘应亮 ，１ 满石清２ （ 暨南大学化学系，暨南大学纳米化学研究所，广 ‘Ｉ，ｌ ５１０６３２） （ 暨南大学电子系，广州 ５１０６３２） 摘要：采用沉淀法在不同温度下合成了纳米上转换发光材料Ｙ：０：Ｓ：Ｙｂ，Ｅｒ，运用ＸＲＤ、ＴＥＭ和上转换发光光谱对其进行表征。结 果表明，使用该法在７００￣Ｃ４１１能合成纳米上转换发光材料Ｙ ０ Ｓ：Ｙｂ，Ｅｒ，随着合成温度的升高，产物的粒径从６０到１２０ ｎｍ逐渐 增大。上转换发光光谱显示该材料主要有２个发射带，其中红光发射的中心波长位于６６８ ｎｍ，绿光发射的中心波长位于５２５和 ５５０ ｎｍ。此外，对材料的上转换发光过程进行了探讨。 关键词：沉淀法：上转换发光：能量传递 中图分类号：Ｏ６１４．３Ｔ２；０６１３．５１；Ｏ６１４．３４６：０６１４．３３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—４８６１（２０１０）０２—０２２９—０４ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＹｓＯ２Ｓ：Ｙｂ，Ｅｒ Ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｙ Ｃ０ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉＯｎ ＺＨＡＮＧ Ｊｕｎ－Ｗｅｎ ＴＡＮ Ｎｉｎｇ－Ｈｕｉ ＬＩＵ Ｙｉｎｇ—Ｌｉａｎｇ ＇ ＭＡＮ Ｓｈｉ－Ｑｉｎｇ （ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｉｎｓｔｉｔｕｄｅ ｏｆＮａｎｏｃｈｅｍｉｓｔｙｒ，Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １０６３２） （２Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ｎ鲫Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６３２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｕｐ－ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｘｙｓｕｌｉｆｄｅ ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ Ｙｂ ＋／Ｅｒ ｗａｓ ｓｙｓｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ｓｕｌｐｈｕｒ．Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＸＲＤ，ｕｐ—ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ ＴＥＭ．Ｔｈｅ ＸＲＤ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｕｐ ｔｏ ７００ ｏＣ．Ａｎｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＴＥＭ，ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ６０￣１２０ ｎｍ，ａｎｄ ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｕｎｄｅｒ ９８０ ｎｍ ｌａｓｅｒ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｓｔｒｏｎｇ ｇｒｅｅｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ２／／１１，２，４Ｓ —＋４，１５／２ Ｅｒ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｄ ｏｎｅｓ， １北．Ｔｈｅ ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｏｎ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ；ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ 近年来，上转换发光因其在三维显示、光数据存 相匹配．从而实现能级间的能量转移 另外，ｙｂ３＋的荧 储、光电子学、医疗诊断、传感器以及海底通讯、光电 光吸收峰位于已经商用的半导体激光器的波长段范 细胞的转换等方面的应用越来越受到人们的广泛关 围内ｆ９７０ ｎｍ１．所以通常认为ｙｂ３＋离子是一种理想 注ｉ１＿５］ Ｅｒ３＋因其能够有效的被８００和９８０ ｎｍ红外光 的敏化离子 上转换发光的效率不仅与发光离子的 激发．在上转换发光材料中普遍的充当发光中心。而 能级结构有关．还取决于基质材料的最大声子能 ｙｈ３￣只有 和 ２个能级，不会产生浓度淬灭效 量［６－７］ 声子能量越低．离子发生非辐射跃迁的几率越 应．其能级差为１０ ３１０ ｃｍ～．可以和Ｅｒ３＋离子的能级 低．从而上转换发光的效率越高．因此那些具有较低 收稿日期：２００９—０９—１４。收修改稿日期：２００９—１ １－１６。 国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．５０８７２０４５，２０６７１０４２）￣广东省自然科学基金资助项目（Ｎｏ．７００５９１８，０５２００５５５，２００６Ｂ１４８０１００３）。 通讯联系人。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｌｉｕｙｌ ｌ＇ｌＵ．ｅｄｕ．ｅｎ；会员登记号：Ｓ０６００１７５２１Ｐ。 第一作者：张俊文，男，２８岁，硕士研究生；研究方向：发光材料。 ２３２ 无机化学学报 第２６卷 Ｇｌｌ，２ ２０ ５ ｌ０ ， ＩｌＩｍ 图６ Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｙｂ，Ｅｒ的司能上转换跃迁过程 Ｆｉｇ．６ Ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｕｐ—ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ 能级间隔与９８０ ｒｉｍ光子的能级匹配得很好，因此 它强烈吸收光子．然后通过Ｙｂｓ Ｅｒ３＋之间的一次或 两次能量传递实现高效上转换 Ｅｒ。 因能量传递迅速被激发到４， 和 ，并由 于能量驰豫分别回到 ，４Ｌｓ弛和 能级，最终分 别由于 ， 一 跃迁导致绿光发射（５２５， ５５０ ｎｍ）Ｎ￣Ｉ光发射（６７０ ｒｉｍ）。 ３ 结 论 采用沉淀法成功制备了不同合成温度下纳米晶 上转换发光材料Ｙ２０２Ｓ：Ｙｂ，Ｅｒ，ＸＲＤ结果表明，使用 该法在７００℃即能合成纳米上转换发光材料Ｙ Ｏ２Ｓ： Ｙｂ， ，随着合成温度的升高，产物的粒径从６０到 １２０ ｎｍ逐渐增大，但晶型保持为斜六方状。上转换 发光光谱显示该材料主要有２个发射带，其中红光 发射的中心波长位于６６８ ｎｍ，绿光发射的中心波长 位于位于５２５和５５０ ｒｉｍ，两者均为双光子发射。 参考文献： ［１］Ｓｉｌｖｅｒｓｍｉｔｈ Ａ Ｊ，Ｌｅｎｔｈ Ｊ，Ｍａｃｆａｒｌａｎｅ Ｒ Ｍ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．， １９８７，５１（２４）：１９７７．１９７９ ［２】Ｙｉ Ｇ Ｓ，Ｓｕｎ Ｂ Ｑ，Ｙａｎｇ Ｆ Ｚ，ｅｔ ａ１．Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，２００２，１４： ２９１０—２９１４ 【３】Ｈｉｒａｉ Ｔ，Ｏｒｉｋｏｓｈｉ Ｔ，Ｋｏｍａｓａｗａ Ｉ．Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，２００２，１４： ３５７６。３５８３ ［４］Ｚｈａｎｇ Ｊ，Ｗａｎｇ Ｓ Ｗ，Ｒｏｎｇ Ｔ Ｊ．ｅｔ ａ１． Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．， ２００４，８７（６１：１０７２－１０７５ ［５］Ｚｅｎｇ Ｊ Ｈ，Ｓｕ Ｊ，“Ｚ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００５，１７：２１１９— ２１２３ ［６］Ｚｈａｎｇ ＪＪ，Ｄａｉ Ｓ Ｘ，Ｗａｎｇ Ｇ Ｎ，ｅｔ ａ１． ｙ５．Ｌｅｔｔ．Ａ，２００５， ３４５：４０９．４１４ ［７】Ｘｕ Ｓ Ｑ，Ｍａ Ｈ Ｐ，Ｆａｎｇ Ｄ Ｗ，ｅｔ ａ１．Ｍａｔｅｒ．Ｌｅｔｔ．，２００５，５９： ３０６６．３０６８ ［８］ＹＡＮＧ Ｊｉａｎ—Ｈｕ（Ｊｆ￣建虎），ＤＡＩ Ｓｈｉ—Ｘｕｎ（戴世勋），ＪＩＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ—Ｈｏｎｇ（￣中宏１．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ（Ｗｕｌｉｘｕｅ Ｊｉｎｚｈａｎ）， ２００３，２３（３）：２８４—２９８ ［９］Ｐｉｒｅｓ Ａ Ｍ，Ｓｅｒｒａ Ｏ Ａ，Ｄａｖｏｌｏｓ Ｍ Ｒ． Ａｌｌｏｙｓ Ｃｏｍｐｄ．，２００４， ３７４：１８１．１８４ ［１０］Ｈｉｒａｉ Ｔ，Ｏｒｉｋｏｓｈｉ Ｔ． Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｉｎｔｅｕｆａｃｅ Ｓｃｉ．，２００４，２７３：４７０— ４７７ 【１１］Ｋｉｍ Ｇ Ｃ，Ｐａｒｋ Ｈ Ｌ，Ｋｉｍ Ｔ Ｗ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌ１．，２００１，３６： １６０３．１６０８ ［１２］Ｋａｎｇ Ｙ Ｃ，Ｐａｒｋ Ｓ Ｂ，Ｌｅｎｇｇｏｒｏ Ｉ Ｗ，ｅｔ ａ１． Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ． Ｓｏｌｉｄｓ，１９９９，６０：３７９－３８４ ［１３］Ｒａｖｉｃｈａｎｄｒａｎ Ｄ，Ｒｏｙ Ｒ，Ｗｈｉｔｅ Ｗ Ｂ． Ｓｏｃ．， Ｄ ， １９９７，５（２）：１０７・ｌ１０ ［１４］Ｒａｏ Ｒ Ｐ．．Ｊ＝Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９９６，１４３（１）：１８９—１９７ ［１５］Ｉｈａｒａ Ｍ，Ｉｇａｒａｓｈｉ Ｔ，Ｋｕｓｕｎｏｋｉ Ｔ，ｅｔ ａ１． Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．， ２０ｏ２．１４９（３）：７２—７５
