Er3+/Yb3+摻雜 NaY（MoO）42熒光粉的制備及其上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能研究

羅 棋，袁 強，甄安心，邵方舟，林泰維，張江華

（德慶興邦稀土新材料有限公司，廣東 肇慶 526600）

0 引言

上轉(zhuǎn)換（Upconverson，UC）是一種典型的反斯托克斯位移過程，由于可以通過能量轉(zhuǎn)移和多光子吸收的方式將長波長的泵浦光（紅外、近紅外）轉(zhuǎn)化為短波長的輻射光（紫外光、可見光）而備受關(guān)注[1]。近些年，上轉(zhuǎn)換發(fā)光在諸多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景而被廣泛研究，尤其是稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光材料更是一個新的研究熱點[2]。稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療成像、固態(tài)激光器、光學(xué)溫度傳感、太陽能電池、防偽檢測和三維立體顯示等領(lǐng)域[3-4]。因為稀土離子內(nèi)層的4f軌道電子被外層的5s或5p軌道的電子所屏蔽，導(dǎo)致稀土離子能級之間的躍遷屬于禁戒的f-f躍遷，因而其亞穩(wěn)態(tài)中間能級具有較長的能級壽命而被廣泛作為上轉(zhuǎn)換發(fā)光中心，實現(xiàn)雙光子或多光子效應(yīng)[5]。常用于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光中心的三價稀土離子為Er3+、Tm3+和Ho3+，分別對應(yīng)其典型的上轉(zhuǎn)換紅光、藍光和綠光發(fā)射[6-7]。其中Er3+離子是目前在上轉(zhuǎn)換發(fā)光領(lǐng)域中研究最為廣泛的稀土離子，歸因于其具有階梯狀的能級結(jié)構(gòu)、相對較長的激發(fā)態(tài)壽命和優(yōu)異的上轉(zhuǎn)換光色調(diào)節(jié)特性。然而，上述稀土離子單摻雜體系上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率很低，因為其4f-4f躍遷具有很低的吸收截面，故常加入敏化劑離子來增強上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度[8]。Yb3+具有簡單的雙能級結(jié)構(gòu)，且其吸收波長與常用980 nm紅外泵浦光源相匹配，在980 nm左右具有較大的吸收截面，另外Yb3+（2F5/2）的激發(fā)態(tài)略高于Er3+（4I11/2）的中間激發(fā)態(tài)能級，故Yb3+-Er3+之間都能發(fā)生有效的能量傳遞過程，從而Yb3+常作為敏化劑共摻到上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中提高上轉(zhuǎn)換效率[9]。

稀土鉬酸鹽 AX（MoO4）2（A=Li，Na，X=Y，La，Gd）屬于CaWO4型四方晶系結(jié)構(gòu)，由于其具備良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和溫度耐熱性，且其對稀土離子具有較大的容納力，導(dǎo)致稀土鉬酸鹽常被作為基質(zhì)材料而被廣泛研究[10-11]。另外，這類鉬酸鹽基質(zhì)的聲子能量相對較低，能有效減少因為自身聲子振動所帶來的多光子弛豫現(xiàn)象而降低其非輻射躍遷過程，增強上轉(zhuǎn)換發(fā)光。翟梓會等[12]采用優(yōu)化實驗設(shè)計方法研究了Tm3+/Yb3+共摻NaY（MoO4）2的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能，得出了最優(yōu)的理論摻雜濃度和最佳的燒結(jié)溫度；X.Yang 等人[13]報道了 Er3+/Yb3+共摻 NaY（MoO4）2熒光材料的光學(xué)溫度傳感行為，發(fā)現(xiàn)其具有較好的光學(xué)溫度敏感特性；Y.Li等人[14]研究了NaY（MoO4）2∶Ln3+（Ln=Yb/Er，Yb/Tm，Eu）熒光材料的合成機制以及上/下轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。但是針對Er3+單摻和Er3+/Yb3+共摻NaY（MoO4）2基質(zhì)材料上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的研究報道還比較缺乏，同時對樣品燒結(jié)溫度與上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的影響關(guān)系還缺乏更進一步的認識。

研究采用高溫固相法合成了一系列Er3+單摻和Er3+/Yb3+共摻的 NaY（MoO4）2熒光粉，研究的重點關(guān)注于樣品的相純度、形貌以及不同Er3+/Yb3+摻雜濃度和不同燒結(jié)溫度下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。與單摻Er3+體系相比，在Er3+/Yb3+雙摻體系中Yb3+的濃度在上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程中扮演著重要的作用。通過優(yōu)化Er3+/Yb3+摻雜濃度和燒結(jié)溫度，得到了最佳上轉(zhuǎn)換發(fā)光的工藝參數(shù)。最后結(jié)合泵浦依賴曲線和能級圖，分別詳細描述了Er3+單摻和Er3+/Yb3+共摻體系上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程中所涉及的能量轉(zhuǎn)移機制。

1 試驗

1.1 樣品制備

采用高溫固相燒結(jié)法合成了一系列NaY（MoO4）2∶x Er3+，y Yb3+（x=0.01～0.06，y=0.1～0.6）熒光粉。以Y2O3（99.99%），Er2O3（99.99%），Yb2O3（99.99%），Na2CO3（99.9%），（NH4）6Mo7O24·4H2O（99.9%）作為起始原料，按一定的化學(xué)計量比進行準確稱量，然后將其在瑪瑙研缽中與少量無水乙醇進行充分混合研磨30min，研磨均勻后壓片放入氧化鋁坩堝中以特定的溫度（T=700～900℃）在馬弗爐中燒結(jié)8 h，燒結(jié)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；所得粉末用去離子水和無水乙醇分別洗滌3次，最后放入真空干燥箱中以120℃干燥3 h，即可得最終樣品。

1.2 樣品表征

XRD物相表征采用PANalyticalX'Pert Pro型X射線粉末衍射儀進行，所用陰極金屬為Cu靶（λ=0.154 187 nm），掃描范圍為10°～90°，工作電壓為40 kV，電流為30mA；顆粒樣品形貌采用日立公司的臺式掃描電鏡（Hitachi TM-3030）進行觀測，放大倍數(shù)均為5 000倍；樣品顆粒的粒徑分布采用德國馬爾文公司的Mastersizer 3000激光粒度儀；上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜采用法國HORIBA JobinYvon公司的FluoroLog-3熒光光譜儀進行測定，激光光源為外接的功率可調(diào)的980 nm紅外激光器，監(jiān)控的發(fā)射波長為500～750nm。所有的測試表征均在室溫下進行。

2 結(jié)果與討論

圖 1 為不同燒結(jié)溫度下 NaY（MoO4）2∶0.04Er3+，0.5Yb3+樣品的XRD譜圖，從圖中可以看出所有樣品的衍射峰均與 NaY（MoO）42標準卡片（JCPDSNo.01-082-2369）相匹配，沒有觀測到明顯的雜質(zhì)峰，表明在700～900℃下燒結(jié)所制備的樣品均為純相。另外，隨著燒結(jié)溫度從700℃升高到850℃，XRD衍射峰逐漸變得更加尖銳，衍射峰強度也明顯增強，這說明對應(yīng)溫度下燒結(jié)的樣品的結(jié)晶性也在不斷增加；而當(dāng)溫度超過850℃時，衍射峰強度明顯減弱，這是因為當(dāng)燒結(jié)溫度為900℃時，樣品表面開始有了輕微的熔化，樣品的結(jié)晶性降低。

圖 1 不同燒結(jié)溫度下 NaY（MoO）42∶0.04Er3+，0.5Yb3+樣品與NaY（MoO4）2標準卡片的XRD譜圖Fig.1 XRD patterns of NaY（MoO4）2:0.04Er3+，0.5Yb3+samples at different sintering temperature and NaY（MoO）42 standard XRD card

圖2分別為在850℃燒結(jié)下無稀土離子摻雜、Er3+單摻和 Er3+-Yb3+共摻 NaY（MoO4）2樣品的 XRD 譜圖，從中可以發(fā)現(xiàn)，無稀土離子摻雜的純樣品與標準卡片的衍射峰匹配較好，隨著少量的Er3+單摻和Er3+-Yb3+共摻，稀土離子的引入并沒有改變NaY（MoO4）2原有的四方晶系結(jié)構(gòu)，樣品與純物質(zhì)均具有相同的衍射峰且結(jié)晶性良好，無雜相生成。一般來說，摻雜離子與主基質(zhì)中被替代離子的離子價態(tài)和離子半徑差異是進行有效替代的關(guān)鍵因素[15]。Er3+和Yb3+的有效離子半徑分別為0.089 nm和0.086 8 nm，相比Mo6+（0.059 nm）與Na+（0.102 nm），與Y3+（0.090 nm）更為接近，而且與Y3+具有相同的離子價態(tài)，所以Er3+/Yb3+更容易通過占據(jù)Y3+的格位進入基質(zhì)主晶格。

眾所周知，熒光粉的形貌與粒徑是影響其實際應(yīng)用最重要的因素之一，理想的熒光粉樣品平均粒徑在2～5μm之間，且粒徑應(yīng)具有較窄的正態(tài)分布[16]。圖3（a）～（e）為不同燒結(jié)溫度下NaY（MoO）42∶0.04Er3+，0.5Yb3+樣品的掃描電鏡圖片，從中可以很明顯地看出燒結(jié)溫度嚴重影響熒光粉樣品的粒徑與形貌。在較低的燒結(jié)溫度下，樣品結(jié)晶性較差，且隨著溫度的不斷升高，樣品的平均粒徑逐漸增大，這是因為晶體在較低溫度下生長不完整，而在較高溫度下晶體逐漸長大，形貌更趨于完整[17]。在850℃下燒結(jié)的樣品，顆粒分布均勻，無明顯的團聚現(xiàn)象，樣品表面生長趨于完整，平均粒徑為3μm左右；而繼續(xù)增大燒結(jié)溫度，在900℃下燒結(jié)的樣品明顯出現(xiàn)較大的團聚，這是因為在該燒結(jié)溫度下樣品表面有輕微的熔化現(xiàn)象?？偟膩碚f，隨著溫度的不斷升高，樣品的結(jié)晶性先增強后減弱，與圖1中XRD衍射峰隨燒結(jié)溫度變化的趨勢相一致。同時，我們也采用激光粒度儀對850℃下燒結(jié)的樣品進行了粒度分布測試，結(jié)果如圖3（f）所示。從中可知，樣品粒度基本符合正態(tài)分布，大小分布均勻。通常，D（50）的數(shù)值可以被視為樣品的平均顆粒尺寸，代表樣品顆粒中粒徑小于該值的顆粒不少于總顆粒數(shù)量的50%。此樣品中D（50）=3.24μm，說明在該樣品的平均粒徑為3.24μm，與圖3（d）中電鏡圖片所顯示的粒徑相吻合。

圖 2 在 850 ℃燒結(jié)下 NaY（MoO）42、NaY（MoO）42∶0.04Er3+、NaY（MoO4）2∶0.04Er3+，0.5Yb3+樣品與NaY（MoO4）2標準卡片的 XRD 譜圖Fig.2 XRD patterns of NaY（MoO）42，NaY（MoO4）2∶0.04Er3+，NaY（MoO）42:0.04Er3+，0.5Yb3+samples sintered at850℃and NaY（MoO）42 standard XRD card

圖3 不同燒結(jié)溫度下NaY（MoO4）2∶0.04Er3+，0.5Yb3+樣品的掃描電鏡圖及樣品的粒徑分布圖Fig.3 The SEM images and particle size distribution of NaY（MoO4）2∶0.04Er3+，0.5Yb3+sample at different sintering temperature

圖4不同燒結(jié)溫度下NaY（MoO）42∶0.04Er3+，0.5Yb3+樣品在980 nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜Fig.4 UC emission spectra of NaY（MoO）42∶0.04Er3+，0.5Yb3+samples at different sintering temperature under the excitation of 980 nm

燒結(jié)溫度通過影響熒光粉的形貌和粒徑，進而影響其發(fā)光性能。圖4為不同燒結(jié)溫度下NaY（MoO）42∶0.04Er3+，0.5Yb3+樣品在980 nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜。在不同的燒結(jié)溫度下，上轉(zhuǎn)換綠光發(fā)射強度與紅光發(fā)射強度的變化趨勢一致，當(dāng)燒結(jié)溫度升高至850℃時，上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度逐漸增強，這是由于樣品顆粒隨著燒結(jié)溫度的升高，其粒徑不斷增大，結(jié)晶性變好，然而當(dāng)燒結(jié)溫度超過850℃時，上轉(zhuǎn)換發(fā)光出現(xiàn)了明顯的猝滅現(xiàn)象，綠光和紅光發(fā)射強度顯著快速降低，這是由于在較高的燒結(jié)溫度（900℃）下，樣品出現(xiàn)明顯的團聚現(xiàn)象，且表面出現(xiàn)輕微的熔化現(xiàn)象。綜上所述，NaY（MoO4）2∶Er3+/Yb3+樣品的最佳燒結(jié)溫度可視為850℃，此時樣品顆粒的結(jié)晶性最好，粒徑分散度較高，上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能最好。

圖 5 為不同 Er3+摻雜濃度下 NaY（MoO4）2∶x Er3+系列樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜。在980 nm紅外激光激發(fā)下，在綠光區(qū)域出現(xiàn)了兩個較寬的發(fā)射帶，相對較弱的綠光發(fā)射帶中心波長位于536 nm，強烈的綠光發(fā)射則位于560 nm處，這分別歸屬于Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2能級躍遷。同時，在660 nm處的微弱紅光發(fā)射帶則來源于Er3+的4F9/2→4I15/2能級躍遷[18-19]。所有的Er3+單摻樣品均顯示出明亮的綠光發(fā)射。從圖5中的插圖中可以發(fā)現(xiàn)，位于536 nm和560 nm的上轉(zhuǎn)換綠光發(fā)射強度以及位于660 nm的紅光發(fā)射強度隨著Er3+濃度的變化均呈現(xiàn)相同的趨勢。即上轉(zhuǎn)換綠光和紅光發(fā)射強度均隨著Er3+摻雜濃度的增大而增加，在x=0.04時達到最大值，而繼續(xù)增大Er3+濃度，上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度則明顯降低，這是由于濃度猝滅的發(fā)生所導(dǎo)致。在較低濃度摻雜時，Er3+隨機的分布在主晶格周圍，而隨著濃度的增加，相鄰的Er3+之間的距離變得更短，使得Er3+之間的交叉弛豫速率增強，進而導(dǎo)致激活離子濃度猝滅現(xiàn)象的發(fā)生，降低上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度[20]。所以最佳的Er3+摻雜濃度為x=0.04。

圖 5 在 850 ℃燒結(jié) NaY（MoO4）2∶x Er3+（x=0.01～0.06）樣品在980 nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜Fig.5 UC emission spectra of NaY（MoO4）2∶x Er3+（x=0.01～0.06）samples sintered at850℃under the excitation of 980 nm

通常Er3+單摻的樣品其上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率普遍較低，而Yb3+在980 nm處擁有較高的吸收截面而常被共摻作為敏化劑，通過吸收紅外泵浦光能量轉(zhuǎn)移給稀土激活離子來增強上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度。圖6為不同Yb3+摻雜濃度下NaY（MoO4）2∶0.04Er3+，y Yb3+（y=0.1～0.6）系列樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜。不同濃度的Yb3+摻雜，并沒有改變上轉(zhuǎn)換光譜的形狀，只是上轉(zhuǎn)換發(fā)射強度略有差異，所有樣品均具有相似的譜形。與Er3+單摻的 NaY（MoO4）2樣品相比，在 980 nm激發(fā)下，NaY（MoO4）2∶0.04Er3+，y Yb3+樣品均展現(xiàn)出強烈的紅光發(fā)射（660nm）和較弱的綠光發(fā)射（536nm和560nm）。從圖6的插圖可以發(fā)現(xiàn)，上轉(zhuǎn)換紅光發(fā)射強度遠遠大于綠光發(fā)射強度，且兩者均隨著Yb3+含量的增加而增強，當(dāng)y=0.5時，發(fā)光強度達到最大。而繼續(xù)增加Yb3+摻雜濃度時（y＞0.6），上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度則逐步減弱，這一現(xiàn)象可從以下兩方面來進行解釋：（1）在較高的Yb3+濃度下，Yb3+與Yb3+離子之間可能存在能量傳遞，隨后能量也可以被轉(zhuǎn)移給表面缺陷或其他的猝滅中心[21]；（2） 當(dāng) Yb3+濃度較高時，Yb3+和Er3+之間的距離縮短，激活離子Er3+向敏化離子Yb3+之間的反向能量傳遞過程概率增加，導(dǎo)致上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度降低[22]。因此，最佳摻雜的Yb3+和Er3+摻雜濃度分別為y=0.5和x=0.04。

圖 6 在 850 ℃燒結(jié) NaY（MoO4）2∶0.04Er3+，y Yb3+（y=0.1～0.6）樣品在980nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜Fig.6 UC emission spectra of NaY（MoO）42∶0.04Er3+，y Yb3+（y=0.1～0.6）samples sintered at850℃under the excitation of 980 nm

為了更清楚了解上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程中具體能量轉(zhuǎn)移機制，研究激發(fā)泵浦功率與上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度之間的依賴關(guān)系很有必要。對于所有未飽和的上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程，在相對較低的泵浦功率下，上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度（I）與泵浦功率（P）成正相關(guān)[23]，即：I∝Pn。其中 n 為將一個稀土激活離子從基態(tài)被抽運到激發(fā)態(tài)所需要的泵浦光子數(shù)。將上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度與泵浦功率兩邊分別取對數(shù)，即：log I∝n log P，那么在雙對數(shù)坐標軸中n就是進行線性擬合的直線斜率。圖7為Er3+單摻和 Er3+-Yb3+共摻 NaY（MoO4）2樣品的綠光和紅光上轉(zhuǎn)換發(fā)射強度與泵浦功率之間的依賴關(guān)系圖。在NaY（MoO4）2∶Er3+樣品中（圖 7（a）），中心波長位于536mn（2H11/2→4I15/2）、560 nm（4S3/2→4I15/2）的綠光發(fā)射和660 nm（4F9/2→4I15/2）處的紅光發(fā)射的斜率分別為1.912，1.688和1.542，這說明產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換綠光和紅光發(fā)射均是通過雙光子過程來實現(xiàn)。如圖7（b）所示，在 NaY（MoO4）2∶Er3+，Yb3+樣品中，536mn、560 nm的綠光發(fā)射和660 nm處的紅光發(fā)射的斜率分別為1.611，1.761和1.880，這說明在雙摻體系中上轉(zhuǎn)換綠光和紅光發(fā)射也是雙光子吸收過程的結(jié)果。但是，在雙摻體系中各個發(fā)射所需要的泵浦光子數(shù)n均小于Er3+單摻體系，這說明Yb3+可以高效的將能量轉(zhuǎn)移給Er3+，導(dǎo)致Er3+被抽運到激發(fā)態(tài)所需要的光子數(shù)減少。

圖 7 Er3+單摻和 Er3+/Yb3+共摻 NaY（MoO4）2樣品的綠光和紅光上轉(zhuǎn)換發(fā)射強度與泵浦功率之間的依賴關(guān)系圖Fig.7 The dependence of the emission intensity and the pump power on the green and red light up conversion on the Er3+and Er3+/Yb3+co-doped NaY（MoO）42 samples

根據(jù)泵浦功率與上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度之間的依賴關(guān)系以及Er3+/Yb3+離子部分能級圖，圖8為上轉(zhuǎn)換發(fā)光機制中涉及的能量轉(zhuǎn)移過程，通過對能級圖上能級粒子的布居過程對上轉(zhuǎn)換發(fā)光的能量轉(zhuǎn)移機制進行闡述。圖8（a）為單摻Er3+體系的能量轉(zhuǎn)移機制示意圖，此時上轉(zhuǎn)換發(fā)光主要涉及基態(tài)吸收（GSA）、激發(fā)態(tài)吸收（ESA）和非輻射弛豫（NR）過程。在980 nm激光激發(fā)下，首先 Er3+通過 GSA 過程（4I15/2+hν980→4I11/2）被激發(fā)至4I11/2能級，隨后通過ESA過程（4I11/2+hν980→4F7/2）躍遷至4F7/2能級。由于聲子自身振動的輔助，布居在4F7/2的Er3+可以通過NR過程躍遷至2H11/2，4S3/2和4F9/2能級，因此產(chǎn)生中心波長在536 nm和560 nm的綠光發(fā)射和在660 nm處的紅光發(fā)射。但是因為4F7/2與4F9/2之間的能級差較大，其非輻射躍遷的概率相對較低，導(dǎo)致更多的粒子布居在2H11/2和4S3/2能級上，使得在 NaY（MoO4）2∶Er3+樣品主要以綠光發(fā)射為主。

圖8 Er3+/Yb3+離子的部分能級圖及上轉(zhuǎn)換發(fā)光機制涉及的能量轉(zhuǎn)移過程Fig.8 Partial energy level diagram of Er3+/Yb3+and energy transfer processes involved in the upconversion luminescence mechanism

因為Yb3+在980 nm附近具有相對較高的吸收截面，因此可以作為Er3+的敏化劑。在雙摻體系中可能涉及的能量傳遞過程如圖8（b）所示，不同于單摻Er3+的能量傳遞機制，GSA，ESA過程將被嚴重減弱，而Yb3+-Er3+之間的能量轉(zhuǎn)移（ET）將占據(jù)主導(dǎo)地位[24]。在980 nm激發(fā)下，Yb3+首先將吸收紅外泵浦能量從基態(tài)2F7/2能級躍遷至2F5/2能級，然后返回基態(tài)將能量轉(zhuǎn)移給Er3+，通過ET（12F5/2（Yb3+）+4I15/2（Er3+）→2F7/2（Yb3+）+4I11/2（Er3+））過程從4I15/2基態(tài)能級布居至4I11/2能級。然后，位于4I11/2能級上的Er3+將進一步通過連續(xù)的 ET2過程（2F5/2（Yb3+）+4I11/2（Er3+）→2F7/2（Yb3+）+4F7/（2Er3+））被激發(fā)至4F7/2能級。隨后，Er3+將通過NR過程躍遷到2H11/2和4S3/2能級，所以536 nm和560 nm處的上轉(zhuǎn)換綠光發(fā)射來源于Er3+的2H11/2/4S3/2向基態(tài)4I15/2能級的躍遷。顯然，這種綠光上轉(zhuǎn)換發(fā)射是一個雙光子吸收過程，這與圖7（b）所示的結(jié)果是一致的。值得注意的是，在雙摻體系中，NR過程與ET過程相比，前者發(fā)生概率遠遠不及后者[25]。對于布居Er3+的紅光發(fā)射能級4F9/2的方式有以下兩種：（1）部分位于4F9/2能級上的粒子通過NR過程（4F7/2→4F9/2）躍遷至4F9/2能級，（2）位于長壽命的4I13/2的Er3+可通過ET3過程（2F5/（2Yb3+）+4I13/（2Er3+）→2F7/2（Yb3+）+4F9/2（Er3+））激發(fā)至4F9/2能級。在上述兩種過程中，由于Yb3+-Er3+之間的高效能量傳遞，導(dǎo)致后者是布居紅光發(fā)射能級的主要渠道。所以在雙摻體系中，主導(dǎo)的是上轉(zhuǎn)換紅光發(fā)射而不是綠光發(fā)射。

3 結(jié)論

采用高溫固相法合成了一系列NaY（MoO4）2:x Er3+，y Yb3+上轉(zhuǎn)換熒光粉。Er3+/Yb3+的摻雜并未改變NaY（MoO4）2原有的四方晶系結(jié)構(gòu)，所有樣品均為純相。燒結(jié)溫度可以通過影響樣品的形貌和結(jié)晶性來影響上轉(zhuǎn)換發(fā)光，在850℃下燒結(jié)的樣品顆粒分布均勻，形貌良好無明顯團聚現(xiàn)象，粒徑基本呈現(xiàn)正態(tài)分布，平均粒徑大約為3.24μm左右。在980 nm激光激發(fā)下，NaY（MoO4）2∶Er3+和 NaY（MoO4）2∶Er3+/Yb3+樣品均展現(xiàn)出兩條分別位于536 nm（2H11/2→4I15/2）和560 nm（4S3/2→4I15/2）的綠光發(fā)射帶，以及一條位于660 nm（4F9/2→4I15/2）的紅光發(fā)射帶。在850℃下燒結(jié)下，經(jīng)過濃度優(yōu)化后的 NaY（MoO）42∶0.04Er3+，0.5Yb3+樣品顯現(xiàn)出最強的上轉(zhuǎn)換發(fā)射強度。根據(jù)泵浦依賴曲線，在Er3+單摻和Er3+/Yb3+共摻體系中上轉(zhuǎn)換綠光和紅光發(fā)射均為雙光子吸收過程。在單摻體系中，主要的能量轉(zhuǎn)移過程為GSA、ESA和NR過程，而在雙摻體系中，Yb3+→Er3+之間的ET過程占據(jù)主導(dǎo)地位來布居上轉(zhuǎn)換發(fā)射能級。

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