约19纳米Sc2O3:Er3+,Yb3+纳米颗粒的水热合成与上转换性能及能量传递机制的详细研究

摘要： 通过简单的油酸介导水热(HT)法合成了尺寸约19纳米的Sc2O3:Er3+,Yb3+纳米颗粒(NPs)。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、上转换发光(UCL)光谱及衰减曲线对样品进行表征。与相同优化稀土离子浓度下溶剂热(ST)法制备的样品相比，HT法制备的Sc2O3:Er3+,Yb3+NPs展现出更强的UCL，其中红色UCL强度提升4倍。这种增强效应可归因于表面基团减少和更长的发光寿命。在980 nm波长激发下，Sc2O3:Er3+,Yb3+NPs样品中Er3+的(2H11/2,4S3/2)→4I15/2和4F9/2→4I15/2发射衰减曲线相近，这是由于Er3+向Yb3+发生交叉弛豫能量传递，随后在同一Er3+-Yb3+对内发生能量反向传递所致。此外，在较低功率密度下，红光与绿光发射的log(I)与log(P)线性图斜率分别为2.5和2.1，表明存在三光子过程。结果表明Sc2O3:Er3+,Yb3+NPs是生物领域实现小尺寸强上转换发光的优异材料。