[发明专利]一种猝灭上转换发光的方法

说明书

技术领域

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

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迁产生的发光。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Pb²⁺共掺杂进入CaF₂中，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。

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Yb³⁺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迁，并将Yb³⁺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Er³⁺的能量传递，导致掺Er³⁺光放大器效率下降。

发明内容

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Y³⁺离子，Y³⁺离子将替位Yb³⁺离子，Yb³⁺荧光团簇遭到破坏，造成Yb³⁺团簇荧光的结构破环性猝灭。

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。

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Yb³⁺离子荧光团簇。该方法可以避免掺入离子参与跃迁过程，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。

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：

(1)在无机Yb³⁺离子荧光团簇材料中掺入除Yb³⁺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、MgF₂或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0.1mol％～14mol％；