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： O482.31Published：05 February 2023，
Received：15 September 2022，
Revised：28 September 2022，
扫 描 看 全 文
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
上转换发光Nd3+ 离子Er3+离子CaSc2O4 纳米晶近红外激发
Keywords
upconversion luminescence （UCL）Nd3+ ionsEr3+ ionsCaSc2O4nanocrystalsnear infrared （NIR） excitation
references
HAASE M， SCHÄFER H. Upconverting nanoparticles ［J］. Angew. Chem. Int. Ed.， 2011， 50（26）： 5808-5829. doi: 10.1002/anie.201005159http://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.2015.251http://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/c8cs00124chttp://dx.doi.org/10.1039/c8cs00124c
XIANG G T， XIA Q， LIU X T， et al. Upconversion nanoparticles modified by Cu2S for photothermal therapy along with real‐time optical thermometry ［J］. Nanoscale， 2021， 13（15）： 7161-7168. doi: 10.1039/d0nr09115dhttp://dx.doi.org/10.1039/d0nr09115d
JIA Z W， YUAN C X， LIU Y F， et al. Strategies to approach high performance in Cr3+‑doped phosphors for high‑power NIR‐LED light sources ［J］. Light Sci. Appl.， 2020， 9： 86-1-9. doi: 10.1038/s41377-020-0326-8http://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.201504518http://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.201911477http://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.2018.7http://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.8b03977http://dx.doi.org/10.1021/jacs.8b03977
DUBEY A， SONI A K， KUMARI A， et al. Enhanced green upconversion emission in NaYF4∶Er3+/Yb3+/Li+ phosphors for optical thermometry ［J］. J. Alloys Compd.， 2017， 693： 194-200. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.09.154http://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 Er3+ emission and blackbody radiation ［J］. Adv. Mater.， 2013， 25（35）： 4868-4874. doi: 10.1002/adma.201300892http://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.1c00644http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00644
QI C Y， CHEN L， GAO Y， et al. Digestive ripening‑mediated growth of NaYbF4∶Tm@NaYF4 core‑shell nanoparticles for bioimaging ［J］. ACS Appl. Nano Mater.， 2020， 3（10）： 10049-10056. doi: 10.1021/acsanm.0c02057http://dx.doi.org/10.1021/acsanm.0c02057
相国涛， 刘小桐， 夏清， 等. β‑NaYF4∶Yb3+/Er3+@β‑NaYF4∶Yb3+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‑NaYF4∶Yb3+/Er3+@β‑NaYF4∶Yb3+ ［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. CaSc2O4 hosted upconversion and downshifting luminescence ［J］. J. Mater. Chem. C， 2021， 9（11）： 3800-3805. doi: 10.1039/d1tc00239bhttp://dx.doi.org/10.1039/d1tc00239b
袁美娟， 李静， 秦慧连， 等. 碱金属共掺MgSc2O4∶Er3+/Yb3+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.20200294http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20200294
YUAN M J， LI J， QIN H L， et al. Upconversion luminescence of MgSc2O4∶Er3+/Yb3+ nanocrystals co‑doped alkali ions ［J］. Chin. J. Lumin.， 2020， 41（11）： 1351-1357. （in Chinese）. doi: 10.37188/CJL.20200294http://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/jp5020274http://dx.doi.org/10.1021/jp5020274
XIANG G T， XIA Q， XU S， et al. Multipath optical thermometry realized in CaSc2O4∶Yb3+/Er3+ with high sensitivity and superior resolution ［J］. J. Am. Ceram. Soc.， 2021， 104（6）： 2711-2720. doi: 10.1111/jace.17686http://dx.doi.org/10.1111/jace.17686
LI J， ZHANG J H， HAO Z D， et al. Spectroscopic properties and upconversion studies in Ho3+/Yb3+ Co‐doped calcium scandate with spectrally pure green emission ［J］. ChemPhysChem， 2013， 14（18）： 4114-4120. doi: 10.1002/cphc.201300842http://dx.doi.org/10.1002/cphc.201300842
LI J， ZHANG J H， HAO Z D， et al. Intense upconversion luminescence of CaSc2O4∶Ho3+/Yb3+ from large absorption cross section and energy‑transfer rate of Yb3+ ［J］. ChemPhysChem， 2015， 16（7）： 1366-1369. doi: 10.1002/cphc.201500011http://dx.doi.org/10.1002/cphc.201500011
GEORGESCU Ş， ŞTEFAN A， TOMA O. Judd‑Ofelt and energy‑transfer analysis of Er3+ doped in CaSc2O4 ceramic samples ［J］. J. Lumin.， 2015， 167： 186-192. doi: 10.1016/j.jlumin.2015.06.028http://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 Er3+/Yb3+ ions in the presence of alkali ions （Li+， Na+， and K+） ［J］. Inorg. Chem.， 2022， 61（13）： 5309-5317. doi: 10.1021/acs.inorgchem.1c04041http://dx.doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c04041
ŞTEFAN A， TOMA O， GEORGESCU Ş. Upconversion luminescence in CaSc2O4 doped with Er3+ and Yb3+ ［J］. J. Lumin.， 2016， 180： 376-383. doi: 10.1016/j.jlumin.2016.04.042http://dx.doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.04.042
周慧丽， 吴锋， 张志宏， 等. Lu2O3∶Er3+/Yb3+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.20210363http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20210363
ZHOU H L， WU F， ZHANG Z H， et al. Upconversion luminescence and temperature sensing characteristics of Lu2O3∶Er3+/Yb3+ phosphor ［J］. Chin. J. Lumin.， 2022， 43（2）： 192-200. （in Chinese）. doi: 10.37188/cjl.20210363http://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.201300160http://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 Nd3+‑sensitized nanoparticles ［J］. Adv. Mater.， 2014， 26（18）： 2831-2837. doi: 10.1002/adma.201304903http://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.2013.01.017http://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 Er3+ to Nd3+ in tellurite glass ［J］. J. Rare Earths， 2008， 26（6）： 899-903. doi: 10.1016/s1002-0721(09)60029-6http://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 Nd3+∶Y2O3 nanocrystals suspended in polymethyl methacrylate ［J］. J. Appl. Phys.， 2009， 105（9）： 093105-1-8. doi: 10.1063/1.3122300http://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 Er3+‑Nd3+ co‑doped transparent silicate glass‑ceramics ［J］. J. Non‑Cryst. Solids， 2015， 414： 21-26. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2015.02.001http://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∶ BaLaGa3O7 crystals ［J］. J. Lumin.， 2019， 208： 259-266. doi: 10.1016/j.jlumin.2018.12.061http://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 Nd3+∶Er3+∶ Y2O3 nanocomposite phosphors ［J］. ACS Appl. Nano Mater.， 2020， 3（10）： 10479-10486. doi: 10.1021/acsanm.0c02397http://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.61.3337http://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 Sc2O3∶Er3+，Yb3+ nanoparticles with detailed investigation of the energy transfer mechanism ［J］. Nanoscale Res. Lett.， 2018， 13（1）： 372-1-9. doi: 10.1186/s11671-018-2794-9http://dx.doi.org/10.1186/s11671-018-2794-9
0
Views
152
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.
