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新型PbWO4:Yb3+:Ho3+:Tm3+纳米荧光粉的多色调控与完美白光发射

DOI：10.1016/j.materresbull.2018.12.009 期刊：Materials Research Bulletin 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 上转换（UC）纳米粒子因其卓越的发光性能、光稳定性、高效量子效率，尤其是将红外（IR）波高效转换为可见辐射的强大能力，在过去十年中成为光学领域的明星材料。本文通过简便的水热法成功合成了新型Yb3?、Ho3?、Tm3?掺杂钨酸铅纳米荧光粉，该产物还可实现大规模制备。采用X射线衍射仪表征样品的相纯度和结构，场发射透射电镜（FEG TEM）显示其形成约30-40纳米的纳米球形貌。光谱荧光光度计测试表明，该纳米荧光粉因Ho3?的5F?→5I?和5S?/5F?→5I?能级跃迁、Tm3?的1G?→3H?跃迁分别产生红、绿、蓝三色发射。通过可变功率泵浦实验发现其上转换机制为双光子与三光子过程的混合。脉冲激光源测得蓝、绿、红发射的平均寿命分别为21.09微秒、12.03微秒和29.43微秒。最佳样品中红绿蓝发射完美混合后呈现明亮白光，其CIE坐标为(0.34573,0.3449)。采用McCamy近似法计算得出该白光相关色温为4960K，接近"地平线日光"色温，该计算色温符合人眼舒适要求，特别适用于光电子学应用。
作者： Jotypriya Sarkar，Soumyadip Mondal，Santu Panja，Indranil Dey，Arnab Sarkar，Uttam Kumar Ghorai
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

合成并表征新型掺杂Yb3?、Ho3?、Tm3?的PbWO?纳米荧光粉，以实现多色调控与完美白光发射，并研究其上转换发光特性在潜在光电子学应用中的表现。

研究成果

该研究成功合成了可发射可调谐多色及明亮白光的掺杂Yb3?、Ho3?和Tm3?的PbWO?纳米球。最优样品的CIE坐标接近纯白色，相关色温为4960K，适用于光电子应用。上转换机制涉及双光子和三光子过程，衰减寿命证实了能量跃迁过程。这些纳米荧光粉在显示技术、白光LED及生物医学领域展现出应用前景。

研究不足

该研究在工业应用合成的可扩展性、试剂可能引入的杂质以及初始晶粒尺寸计算中忽略应变等方面可能存在局限性。优化方案可包括探索其他主体材料或掺杂浓度以提升性能。

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