一种猝灭上转换发光的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发光技术领域，具体涉及一种猝灭上转换发光的方法。
【背景技术】
[0002]合作发光是一种较为有效的上转换发光。它是由两个或两个以上的同种镧系离子合作跃迀产生的发光。合作发光通常是由相邻很近的同种镧系离子组成的荧光团簇发射出来的。另外，由同种镧系离子(如Yb3+)组成的团簇也可以通过合作敏化造成其它具有高能级的离子产生上转换发光。例如，将Yb3+和Pb 2+共掺杂进入CaF2*，在980nm近红外光激发下可以发射出?382nm的宽带紫外上转换发光。
[0003]然而，在一些重要的应用中合作发光有可能成为影响材料与器件性能的障碍。例如，在高功率的掺Er3+放大器中，如果材料中共掺的Yb 3+离子形成了离子对或荧光团簇，在980nm激光的激发下，Yb3+离子对和荧光团簇就有很高的几率产生合作跃迀，并将Yb 3+离子吸收的980nm光子能量以高能光子的形式发射出去，从而降低了 Yb3+离子向Er 3+的能量传递，导致掺Er3+光放大器效率下降。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种有效猝灭由合作效应引起的上转换发光的方法，具体是通过适当的阳离子掺杂来破坏荧光团簇，造成团簇荧光的结构破坏性猝灭。例如，在CaF2: Yb3+团簇荧光材料中掺杂Y 3+离子，Y 3+离子将替位Yb 3+离子，Yb 3+荧光团簇遭到破坏，造成Yb3+团簇荧光的结构破环性猝灭。
[0005]本发明与现有技术相比，在980nm光的激发下，CaF2: Yb3+团簇荧光材料会发射出峰值位于343nm的紫外上转换发光和520nm附近的绿色上转换发光。当材料中掺杂有适当的金属阳离子(如Y3+、La3+、Al3+、Pb2+等)后，这两种上转换发光都会减弱，直至消失。这样的荧光猝灭方法是现有技术中不存在的。更加确切地说，现有技术中没有通过破坏荧光团簇的结构猝灭荧光的方法。因此，本发明提供的方法的具有独特的功能与特色。
[0006]本发明的优势在于，通过掺入适当的阳离子来破坏荧光团簇的结构，从而猝灭与荧光团簇相关的上转换发光。掺入的阳离子可以是没有荧光特性的稀土离子或其它种类的离子，其作用就是在晶格中替代Yb3+离子，破坏Yb 3+离子荧光团簇。该方法可以避免掺入离子参与跃迀过程，产生荧光猝灭的物理过程相对简单；利用这种荧光猝灭方法，可以有效地调节合作发光的强度，也可以有效地调节由于合作敏化产生的上转换发光强度。因此，该猝灭方法具有很好的使用范围。
[0007]本发明所提供的一种猝灭上转换发光的方法不仅可以猝灭Yb3+离子的合作发光，而且还可以有效地猝灭由Yb3+离子团簇敏化的上转换发光，其特征在于:
[0008](I)在无机Yb3+离子荧光团簇材料中掺入除Yb 3+之外的其它金属阳离子，破坏材料中的荧光团簇结构，造成团簇荧光的结构破坏性猝灭；无机Yb3+离子荧光团簇材料的基质为碱土金属氟化物(如CaF2、SrF2、BaF2、MgF2S ZnF2);以全部金属阳离子(Yb3+离子、其它金属阳离子、碱土金属氟化物中的金属阳离子)的摩尔浓度和为100%计算，三价镧系镱离子(Yb3+)的掺杂浓度为0.05mol%?10mol%，除Yb3+离子之外的其它金属阳离子(不包括碱土金属氟化物中的金属阳离子)的掺杂浓度为0.lmol%?14mol% ；
[0009](2)在980nm近红外光的激发下，没有掺杂的无机Yb3+离子荧光团簇材料发射绿色Yb3+离子对的合作上转换发光(?520nm，如图1所示)和紫外合作上转换发光(?343nm，如图2所示)。当其它金属阳离子掺入后，上述两种合作上转换发光会减弱并直至消失，产生明显的荧光团簇结构破坏性猝灭；
[0010](3)用于猝灭荧光的离子可以是稀土离子RE3+(如Y' La' Lu3+等，但不包含Yb 3+和碱土金属氟化物中的金属阳离子)、过渡族金属离子(Mn' Cr，、或其它主族金属离子(如Pb' Al3+等)。这些阳离子的共同特征是能够在材料中替位Yb 3+离子，破坏Yb 3+离子荧光团簇。
【附图说明】
[0011]图1:在980nm激光激发下，CaF2:1 % Yb3+样品中Yb 3+离子对的合作发光光谱，测试温度为100K。
[0012]图2:在980nm近红外光激发下，CaF2:1% Yb3+的紫外上转换发光光谱。光谱的峰值为343nm，测试温度为13K。
[0013]图3:掺杂不同摩尔浓度的Yb3+离子时，CaF2:Yb3+的绿色上转换发光积分强度与Yb3+离子掺杂摩尔浓度的变化图，其中，x = 0.01，0.05，0.1, 0.5，2，5，10。
[0014]图4:掺杂不同摩尔浓度的Y3+离子时，CaF2:2% Yb3+，x% Y3+的绿色合作上转换发光光谱随Y3+离子掺杂摩尔浓度的变化图，其中，X = 0,0.5, 1,2ο
[0015]图5:掺杂不同摩尔浓度的Y3+离子时，CaF2:2% Yb3+，x% Y3+的紫外合作上转换发光光谱随Y3+离子掺杂摩尔浓度的变化图，其中，X = 0,0.5, 1,2ο
[0016]图6:掺杂不同摩尔浓度的Pb2+离子时，CaF2:1 % Yb3+，x% Pb2+的绿色合作上转换发光光谱随Pb2+离子掺杂摩尔浓度的变化图，其中，X = 0,0.3，0.8，I, 2，4，6。
[0017]图7:掺杂不同摩尔浓度的Pb2+离子时，CaF2:1 % Yb3+，x% Pb2+的紫外合作上转换发光光谱随Pb2+离子掺杂摩尔浓度的变化图，其中，X = 0,0.3，0.5，I, 2，3，4。
[0018]图8:掺杂不同摩尔浓度的Al3+离子时，CaF2:2% Yb3+，x% Al3+的绿色合作上转换发光光谱随Al3+离子掺杂摩尔浓度的变化图，其中，X = 0,0.1, 0.5，I, 4，9，14。
[0019]图9:掺杂不同摩尔浓度的Al3+离子时，CaF2:2% Yb3+，x% Al3+的紫外合作上转换发光光谱随Al3+离子掺杂摩尔浓度的变化图，其中，X = 0,0.1, 0.3，0.5，I, 2，6，8。
【具体实施方式】
[0020]实施例1:
[0021]按照摩尔比分别称取一定量的CaFjP YbF 3，充分研磨使其混合均匀后盛入铂金或其它无腐蚀性坩祸，置于1450°C的真空环境中煅烧4小时，自然冷却至室温后取出，得到白色混晶材料。在980nm近红外光的激发下，高温条件下制备的CaF2:0.5mol% Yb3+混晶材料会发射出明亮的绿色荧光；光谱分析表明，该绿色荧光来自Yb3+离子对的合作发光。随着测试温度的降低，绿色合作发光越来越强，图1为100K低温下测得的发射光谱。在13K低温下，样品在紫外光谱区发射出紫外合作发光；光谱分析表明，该紫外荧光来自Yb3+离子三聚体的合作发光，如图2所示。重复上述制备，获得不同掺杂浓度的样品，其Yb3+离子的掺杂浓度分别为:0.0lmol %、0.05mol %、0.Imol %、0.5mol %、2mol %、5mol %、1mol %。图 3为980nm近红外光的激发下绿色合作发光光强随着Yb3+离子掺杂浓度的变化；结果表明，当Yb3+离子掺杂浓度在0.5mol%?2mol%之间时合作发光强度最大。
[0022]实施例2:
[0023]用共沉淀法制备Yb3+ (2mol % )和Y3+ (O, 0.5, l,2mol%)共掺杂的CaF2粉末。实验所采用的原料为 Ca (NO3) 2、Yb (NO3) 3、Y (NO3) 3和 NH 4HF2。首先配制成 0.5mol/L 的 Yb (NO3)3,
0.0lmol/L的Υ(Ν03)3、0.5mol/L的Ca(NO3)2的标准水溶液。按化