[发明专利]一种具备三基色发光的单颗粒纳米晶体及其制备方法

说明书

本发明提供一种具备三基色发光的单颗粒纳米晶体及其制备方法，所述单颗粒纳米晶体为核壳结构，由内到外依次为内核、第一壳、第二壳、第三壳、第四壳；所述内核、第二壳和第四壳为发光壳，所述第一壳和第三壳为惰性壳；所述三种发光壳内分别含有Yb³⁺/Tm³⁺、Er³⁺或Nd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺离子，所述发光壳在激光的作用下分别辐射出红、绿、蓝三种颜色光；本发明采用一锅法连续热注射不同组分壳层原液，相对传统的分次热注射方法而言，大幅节省合成多层核‑壳结构纳米颗粒所需的时间；通过构建“核‑多壳”结构，抑制浓度淬灭及发光颜色串扰，实现高效纯色的三基色发光；纳米晶具备实时全色域的颜色调节能力，调节方法简便。

技术领域

本发明涉及一种单颗粒纳米晶体及其制备方法，尤其涉及一种具备三基色发光的单颗粒纳米晶体及其制备方法，属于光学材料领域。

背景技术

稀土上转换荧光材料能够将低能量的近红外光转换成高能量的可见光，是一种新兴的发光材料。近年来，具有复色发光能力的稀土上转换纳米晶在显示器件、生物多通道检测、防伪等领域取得了突破性进展。

当前在上转换纳米晶中获得复色发光的最简单方案是在纳米晶中掺杂不同发光元素，例如Yb/Tm/Er的三掺杂体系同时具有红、绿、蓝光辐射，因而常被用于产生白色上转换荧光。另一种常用的策略是将三基色上转换荧光粉混合，其中三基色上转换纳米晶通常包括：绿光纳米晶NaYF₄:Yb/Er，红光纳米晶NaYF₄:Yb/Er/Mn或者NaYF₄:Yb/Er/Ce，蓝光纳米晶 NaYF₄:Yb/Tm。然而，这两种方法存在固有的缺陷：1.白光纳米晶虽然具有多个辐射带，但发光颜色不可调节；2.混合三基色纳米晶的方法可以通过调整不同纳米晶的比例改变发光颜色，但不具备发光颜色实时调节能力；此外，这种方法中不同颗粒往往具有不同的发光颜色，因而不适合需要超高空间分辨率且颜色可调的应用。综上，在稀土上转换纳米晶中实现单纳米颗粒水平的三基色发光具有重大的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种空间分辨率高、全色域发光，发光颜色实时调节、稳定性好、颜色再现性好等优异特性的具备三基色发光的单颗粒纳米晶体及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种具备三基色发光的单颗粒纳米晶体，所述单颗粒纳米晶体为核壳结构，由内到外依次为内核、第一壳、第二壳、第三壳、第四壳；所述内核、第二壳和第四壳为发光壳，所述第一壳和第三壳为惰性壳；所述三种发光壳内分别含有Yb³⁺/Tm³⁺、Er³⁺或Nd³⁺/Yb³⁺/Er³⁺离子，所述发光壳在激光的作用下分别辐射出红、绿、蓝三种颜色光。

本发明还包括这样一些特征：

1.所述激光的波长为980nm、1530nm、808nm；

2.所述单颗粒纳米晶体的基底和惰性壳的结构为ABF₄，其中A为碱金属元素Li、Na或K；B为稀土元素Y、Gd、Lu或La；

所述三基色纳米晶的具体结构为：

ABF₄:Yb/Tm@ABF₄@ABF₄:Er@ABF₄@ABF₄:Nd/Yb/Er；

ABF₄:Yb/Tm@ABF₄@ABF₄:Nd/Yb/Er@ABF₄@ABF4:Er；