- About Journal
- Articles Online
- Authors
- Reviewers
- 个人中心
- 退出登录
浏览全部资源
扫码关注微信
- About Journal
- Articles Online
- Authors
- Reviewers
Upconversion Luminescence of CaSc2O4∶Er, Nd Nanocrystals Under 808 nm/980 nm Near Infrared Excitation
增强出版- Chinese Journal of Luminescence Vol. 44, Issue 2, Pages: 289-297(2023)
- 作者机构：
1.长春工业大学 材料科学与工程学院， 吉林 长春 130012
2.长春工业大学 材料科学高等研究院， 吉林 长春 130012
- 作者简介：
- 基金信息：吉林省自然科学基金(20220101024JC;20200201247JC;20170520110JH);国家自然科学基金(11504029;11474035)
DOI：10.37188/CJL.20220336
CLC： O482.31Received：15 September 2022，
Revised：28 September 2022，
Published：05 February 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
崔文豪,彭亚茹,李静等.808 nm/980 nm 近红外光激发下CaSc2O4∶Er, Nd纳米晶的上转换发光特性[J].发光学报,2023,44(02):289-297.
CUI Wenhao,PENG Yaru,LI Jing,et al.Upconversion Luminescence of CaSc2O4∶Er, Nd Nanocrystals Under 808 nm/980 nm Near Infrared Excitation[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(02):289-297.
崔文豪,彭亚茹,李静等.808 nm/980 nm 近红外光激发下CaSc2O4∶Er, Nd纳米晶的上转换发光特性[J].发光学报,2023,44(02):289-297. DOI： 10.37188/CJL.20220336.
CUI Wenhao,PENG Yaru,LI Jing,et al.Upconversion Luminescence of CaSc2O4∶Er, Nd Nanocrystals Under 808 nm/980 nm Near Infrared Excitation[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(02):289-297. DOI： 10.37188/CJL.20220336.
摘要
通过水热法合成了一系列CaSc
2
O
4
∶Er
3+
，Nd
3+
纳米晶。随着Nd
3+
浓度和激发波长的变化，详细研究了CaSc
2
O
4
∶Er
3+
，Nd
3+
氧化物在可见光和近红外（NIR）区域的发光特性。在808 nm激发下，Er
3+
离子的发光强度随着Nd
3+
离子浓度的增加出现增强。相对的红色强度也有轻微的增强。在980 nm激发下，Nd
3+
离子几乎不吸收980 nm的光子，只有Er
3+
离子的吸收和发射被发现。相对的红色强度没有变化。此外，在近红外光谱中，只观察到Er
3+
离子的发射，这与可见光光谱一致。详细的研究揭示了新型CaSc
2
O
4
∶Er
3+
，Nd
3+
纳米晶在808 nm和980 nm近红外激发下的上转换发光（UCL）机制。
Abstract
A series of CaSc
2
O
4
∶Er
3+
，Nd
3+
nanocrystals were synthesized by the hydrothermal method. The luminescence properties of the CaSc
2
O
4
∶Er
3+
，Nd
3+
oxide crystals in the visible-light and near infrared （NIR） regions were investigated in detail as the Nd
3+
concentrations and excited wavelengths vary. Under 808 nm excitation， the luminescence intensity of Er
3+
ions appears to be enhanced as the concentration of Nd
3+
ions increase. The relative red intensity also has the slight enhancement. Under 980 nm excitation， Nd
3+
ions hardly absorb 980 nm photons， only the absorption and emission of Er
3+
ions are found. The relative red intensity has no change. Furthermore， only the emission of Er
3+
ion was observed in NIR spectrum， which is consist as the visible spectrum. The detailed study reveals the possible upconversion luminescence （UCL） mechanism involved in a novel CaSc
2
O
4
∶Er
3+
，Nd
3+
nanocrystals under 808 nm and 980 nm NIR excitation.
关键词
Keywords
references
HAASE M ， SCHÄFER H . Upconverting nanoparticles ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2011 ， 50 （ 26 ）： 5808 - 5829 . doi: 10.1002/anie.201005159 http://dx.doi.org/10.1002/anie.201005159
ZHOU B ， SHI B Y ， JIN D Y ， et al . Controlling upconversion nanocrystals for emerging applications ［J］. Nat. Nanotechnol. ， 2015 ， 10 （ 11 ）： 924 - 936 . doi: 10.1038/nnano.2015.251 http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2015.251
WANG Y ， ZHENG K Z ， SONG S Y ， et al . Remote manipulation of upconversion luminescence ［J］. Chem. Soc. Rev. ， 2018 ， 47 （ 17 ）： 6473 - 6485 . doi: 10.1039/c8cs00124c http://dx.doi.org/10.1039/c8cs00124c
XIANG G T ， XIA Q ， LIU X T ， et al . Upconversion nanoparticles modified by Cu 2 S for photothermal therapy along with real‐time optical thermometry ［J］. Nanoscale ， 2021 ， 13 （ 15 ）： 7161 - 7168 . doi: 10.1039/d0nr09115d http://dx.doi.org/10.1039/d0nr09115d
JIA Z W ， YUAN C X ， LIU Y F ， et al . Strategies to approach high performance in Cr 3+ ‑doped phosphors for high‑power NIR‐LED light sources ［J］. Light Sci. Appl. ， 2020 ， 9 ： 86-1 - 9 . doi: 10.1038/s41377-020-0326-8 http://dx.doi.org/10.1038/s41377-020-0326-8
ZHANG C ， YANG L ， ZHAO J ， et al . White‐light emission from an integrated upconversion nanostructure： toward multicolor displays modulated by laser power ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2015 ， 54 （ 39 ）： 11531 - 11535 . doi: 10.1002/anie.201504518 http://dx.doi.org/10.1002/anie.201504518
LIU S ， PAN X T ， LIU H Y . Two‑dimensional nanomaterials for photothermal therapy ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2020 ， 59 （ 15 ）： 5890 - 5900 . doi: 10.1002/anie.201911477 http://dx.doi.org/10.1002/anie.201911477
WANG F ， WEN S H ， HE H ， et al . Microscopic inspection and tracking of single upconversion nanoparticles in living cells ［J］. Light Sci. Appl. ， 2018 ， 7 ： 18007-1 - 6 . doi: 10.1038/lsa.2018.7 http://dx.doi.org/10.1038/lsa.2018.7
JALANI G ， TAM V ， VETRONE F ， et al . Seeing， targeting and delivering with upconverting nanoparticles ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2018 ， 140 （ 35 ）： 10923 - 10931 . doi: 10.1021/jacs.8b03977 http://dx.doi.org/10.1021/jacs.8b03977
DUBEY A ， SONI A K ， KUMARI A ， et al . Enhanced green upconversion emission in NaYF 4 ∶Er 3+ /Yb 3+ /Li + phosphors for optical thermometry ［J］. J. Alloys Compd. ， 2017 ， 693 ： 194 - 200 . doi: 10.1016/j.jallcom.2016.09.154 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.09.154
DEBASU M L ， ANANIAS D ， PASTORIZA-SANTOS I ， et al . All‑in‑one optical heater‑thermometer nanoplatform operative from 300 to 2 000 K based on Er 3+ emission and blackbody radiation ［J］. Adv. Mater. ， 2013 ， 25 （ 35 ）： 4868 - 4874 . doi: 10.1002/adma.201300892 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201300892
ZHENG B Z ， FAN J Y ， CHEN B ， et al . Rare‑earth doping in nanostructured inorganic materials ［J］. Chem. Rev. ， 2022 ， 122 （ 6 ）： 5519 - 5603 . doi: 10.1021/acs.chemrev.1c00644 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00644
QI C Y ， CHEN L ， GAO Y ， et al . Digestive ripening‑mediated growth of NaYbF 4 ∶Tm@NaYF 4 core‑shell nanoparticles for bioimaging ［J］. ACS Appl. Nano Mater. ， 2020 ， 3 （ 10 ）： 10049 - 10056 . doi: 10.1021/acsanm.0c02057 http://dx.doi.org/10.1021/acsanm.0c02057
相国涛 ， 刘小桐 ， 夏清 ， 等 . β‑NaYF 4 ∶Yb 3+ /Er 3+ @β‑NaYF 4 ∶Yb 3+ 的上转换发光特性 ［J］. 发光学报 ， 2020 ， 41 （ 6 ）： 679 - 683 .
XIANG G T ， LIU X T ， XIA Q ， et al . Upconversion luminescence properties of β‑NaYF 4 ∶Yb 3+ /Er 3+ @β‑NaYF 4 ∶Yb 3+ ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2020 ， 41 （ 6 ）： 679 - 683 . （in Chinese）
杨飘萍 ， 盖世丽 ， 贺飞 . 稀土上转换发光材料 ［M］. 北京 ： 科学出版社 ， 2018 .
YANG P P ， GAI S L ， HE F . Rare Earth Upcooversion Luminescemt Materals ［M］. Beijing ： Science Press ， 2018 . （in Chinese）
WEI T ， HAN Y D ， WEI Y ， et al . CaSc 2 O 4 hosted upconversion and downshifting luminescence ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2021 ， 9 （ 11 ）： 3800 - 3805 . doi: 10.1039/d1tc00239b http://dx.doi.org/10.1039/d1tc00239b
袁美娟 ， 李静 ， 秦慧连 ， 等 . 碱金属共掺MgSc 2 O 4 ∶Er 3+ /Yb 3+ 纳米晶的上转换发光性能 ［J］. 发光学报 ， 2020 ， 41 （ 11 ）： 1351 - 1357 . doi: 10.37188/CJL.20200294 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20200294
YUAN M J ， LI J ， QIN H L ， et al . Upconversion luminescence of MgSc 2 O 4 ∶Er 3+ /Yb 3+ nanocrystals co‑doped alkali ions ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2020 ， 41 （ 11 ）： 1351 - 1357 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJL.20200294 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20200294
WANG Y G ， WEN T ， ZHANG H N ， et al . Low‐temperature fluorination route to lanthanide‑doped monoclinic ScOF host material for tunable and nearly single band up‐conversion luminescence ［J］. J. Phys. Chem. C ， 2014 ， 118 （ 19 ）： 10314 - 10320 . doi: 10.1021/jp5020274 http://dx.doi.org/10.1021/jp5020274
XIANG G T ， XIA Q ， XU S ， et al . Multipath optical thermometry realized in CaSc 2 O 4 ∶Yb 3+ /Er 3+ with high sensitivity and superior resolution ［J］. J. Am. Ceram. Soc. ， 2021 ， 104 （ 6 ）： 2711 - 2720 . doi: 10.1111/jace.17686 http://dx.doi.org/10.1111/jace.17686
LI J ， ZHANG J H ， HAO Z D ， et al . Spectroscopic properties and upconversion studies in Ho 3+ /Yb 3+ Co‐doped calcium scandate with spectrally pure green emission ［J］. ChemPhysChem ， 2013 ， 14 （ 18 ）： 4114 - 4120 . doi: 10.1002/cphc.201300842 http://dx.doi.org/10.1002/cphc.201300842
LI J ， ZHANG J H ， HAO Z D ， et al . Intense upconversion luminescence of CaSc 2 O 4 ∶Ho 3+ /Yb 3+ from large absorption cross section and energy‑transfer rate of Yb 3+ ［J］. ChemPhysChem ， 2015 ， 16 （ 7 ）： 1366 - 1369 . doi: 10.1002/cphc.201500011 http://dx.doi.org/10.1002/cphc.201500011
GEORGESCU Ş ， ŞTEFAN A ， TOMA O . Judd‑Ofelt and energy‑transfer analysis of Er 3+ doped in CaSc 2 O 4 ceramic samples ［J］. J. Lumin. ， 2015 ， 167 ： 186 - 192 . doi: 10.1016/j.jlumin.2015.06.028 http://dx.doi.org/10.1016/j.jlumin.2015.06.028
SHI Y C ， YUAN M J ， LI J ， et al . Upconversion properties and temperature‑sensing behaviors of alkaline‑earth‑metal scandate nanocrystals doped with Er 3+ /Yb 3+ ions in the presence of alkali ions （Li + ， Na + ， and K + ） ［J］. Inorg. Chem. ， 2022 ， 61 （ 13 ）： 5309 - 5317 . doi: 10.1021/acs.inorgchem.1c04041 http://dx.doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c04041
ŞTEFAN A ， TOMA O ， GEORGESCU Ş . Upconversion luminescence in CaSc 2 O 4 doped with Er 3+ and Yb 3+ ［J］. J. Lumin. ， 2016 ， 180 ： 376 - 383 . doi: 10.1016/j.jlumin.2016.04.042 http://dx.doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.04.042
周慧丽 ， 吴锋 ， 张志宏 ， 等 . Lu 2 O 3 ∶Er 3+ /Yb 3+ 荧光材料的上转换发光及其温度传感特性 ［J］. 发光学报 ， 2022 ， 43 （ 2 ）： 192 - 200 . doi: 10.37188/cjl.20210363 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20210363
ZHOU H L ， WU F ， ZHANG Z H ， et al . Upconversion luminescence and temperature sensing characteristics of Lu 2 O 3 ∶Er 3+ /Yb 3+ phosphor ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2022 ， 43 （ 2 ）： 192 - 200 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjl.20210363 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20210363
SHEN J ， CHEN G Y ， VU A M ， et al . Engineering the upconversion nanoparticle excitation wavelength： cascade sensitization of tri‑doped upconversion colloidal nanoparticles at 800 nm ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2013 ， 1 （ 9 ）： 644 - 650 . doi: 10.1002/adom.201300160 http://dx.doi.org/10.1002/adom.201300160
ZHONG Y T ， TIAN G ， GU Z J ， et al . Elimination of photon quenching by a transition layer to fabricate a quenching‑shield sandwich structure for 800 nm excited upconversion luminescence of Nd 3+ ‑sensitized nanoparticles ［J］. Adv. Mater. ， 2014 ， 26 （ 18 ）： 2831 - 2837 . doi: 10.1002/adma.201304903 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201304903
BAI G X ， TAO L L ， LI K F ， et al . Enhanced light emission near 2.7 μm from Er‑Nd co‑doped germanate glass ［J］. Opt. Mater. ， 2013 ， 35 （ 6 ）： 1247 - 1250 . doi: 10.1016/j.optmat.2013.01.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2013.01.017
SHEN X ， NIE Q H ， XU T F ， et al . Investigation on energy transfer from Er 3+ to Nd 3+ in tellurite glass ［J］. J. Rare Earths ， 2008 ， 26 （ 6 ）： 899 - 903 . doi: 10.1016/s1002-0721(09)60029-6 http://dx.doi.org/10.1016/s1002-0721(09)60029-6
SARDAR D K ， CHANDRA S ， GRUBER J B ， et al . Preparation and spectroscopic characterization of Nd 3+ ∶Y 2 O 3 nanocrystals suspended in polymethyl methacrylate ［J］. J. Appl. Phys. ， 2009 ， 105 （ 9 ）： 093105-1-8 . doi: 10.1063/1.3122300 http://dx.doi.org/10.1063/1.3122300
DAN H K ， ZHOU D C ， YANG Z W ， et al . Optimizing Nd/Er ratio for enhancement of broadband near‑infrared emission and energy transfer in the Er 3+ ‑Nd 3+ co‑doped transparent silicate glass‑ceramics ［J］. J. Non‑Cryst. Solids ， 2015 ， 414 ： 21 - 26 . doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2015.02.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2015.02.001
ZHANG W ， WANG Y ， LI J F ， et al . Spectroscopic analyses and laser properties simulation of Er/Yb， Er/Nd， Er/Dy∶ BaLaGa 3 O 7 crystals ［J］. J. Lumin. ， 2019 ， 208 ： 259 - 266 . doi: 10.1016/j.jlumin.2018.12.061 http://dx.doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.12.061
RAKOV N ， XING Y T ， MACIEL G S . Optical thermometry operation within all three biological windows using Nd 3+ ∶Er 3+ ∶ Y 2 O 3 nanocomposite phosphors ［J］. ACS Appl. Nano Mater. ， 2020 ， 3 （ 10 ）： 10479 - 10486 . doi: 10.1021/acsanm.0c02397 http://dx.doi.org/10.1021/acsanm.0c02397
POLLNAU M ， GAMELIN D R ， LÜTHI S R ， et al . Power dependence of upconversion luminescence in lanthanide and transition‐metal‐ion systems ［J］. Phys. Rev. B ， 2000 ， 61 （ 5 ）： 3337 - 3346 . doi: 10.1103/physrevb.61.3337 http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.61.3337
LI F ， LI J ， CHEN L ， et al . Hydrothermal synthesis and upconversion properties of about 19 nm Sc 2 O 3 ∶Er 3+ ，Yb 3+ nanoparticles with detailed investigation of the energy transfer mechanism ［J］. Nanoscale Res. Lett. ， 2018 ， 13 （ 1 ）： 372-1-9 . doi: 10.1186/s11671-018-2794-9 http://dx.doi.org/10.1186/s11671-018-2794-9
0
Views
313
下载量
0
CSCD
- L-PDFDownload
- WORDDownload
- Meta-XMLDownload
- BibTeXDownload
- EndnoteDownload
- RefMan Download
- NoteExpressDownload
- NoteFirstDownload
Publicity Resources
Related Articles
Related Author
Related Institution
- Address：No.3888 Dong Nanhu Road, Changchun, Jilin, China Postal code：130033
- Tel：0431-86176862 Email：fgxbt@126.com
- Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 吉ICP备11002662号-17
京公网安备11010802024621 - It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
- Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.
