GdNbO4：Er3+/Yb3+熒光粉的上轉(zhuǎn)換發(fā)光與溫度特性

吳中立，吳紅梅，姚 震，唐立丹，戴曉春，郭 宇

GdNbO4：Er3+/Yb3+熒光粉的上轉(zhuǎn)換發(fā)光與溫度特性

吳中立1*，吳紅梅2，姚 震3，唐立丹2，戴曉春1，郭 宇2

(1.遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 錦州 121001；2.遼寧工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001； 3.遼寧工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

采用傳統(tǒng)高溫固相法制備了GdNbO4：10%Yb3+,x%Er3+熒光粉。利用XRD對(duì)樣品的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明所得的樣品為純相。在980 nm 光纖激光器激發(fā)下，測(cè)量了樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樣品發(fā)生了濃度猝滅。利用熒光強(qiáng)度比(FIR) 方法研究了GdNbO4：Yb3+/Er3+熒光粉的溫度傳感特性，結(jié)果表明靈敏度隨溫度的升高先增大后減小。建立了Er3+的兩個(gè)綠色發(fā)射能級(jí)的溫度猝滅物理模型并用其成功解釋了樣品的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光溫度猝滅現(xiàn)象。

GdNbO4：Er3+/Yb3+； 濃度猝滅； 溫度傳感； 溫度猝滅

1 引 言

稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在生物標(biāo)記、3D顯示、溫度傳感、光信息存儲(chǔ)、激光防偽等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，已成為多個(gè)交叉學(xué)科研究的熱點(diǎn)。稀土摻雜發(fā)光材料有時(shí)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處在溫度較高的環(huán)境中，如在高功率密度光泵浦條件下，稀土摻雜激光工作介質(zhì)的工作溫度會(huì)很高[1]。在高溫環(huán)境下，稀土摻雜發(fā)光材料的發(fā)光特性如強(qiáng)度、壽命及線寬等，受溫度的影響較大。這一方面與稀土離子自身的能級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，另一方面稀土離子的電子在各能級(jí)間的躍遷與基質(zhì)晶格的熱振動(dòng)存在耦合，而基質(zhì)晶格的熱振動(dòng)與溫度之間又存在密切的聯(lián)系[2]。因此，稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料發(fā)光對(duì)溫度十分敏感。近年來(lái)，人們利用上轉(zhuǎn)換的發(fā)光的熒光強(qiáng)度比與溫度的依賴關(guān)系來(lái)測(cè)量溫度，這種測(cè)量溫度的方法稱為光學(xué)溫度傳感技術(shù)。這種基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性的溫度測(cè)量體系可實(shí)現(xiàn)非接觸式溫度測(cè)量，具有檢測(cè)方便、成本較低和非接觸式等優(yōu)點(diǎn)，成為稀土摻雜發(fā)光材料新的研究熱點(diǎn)[3-6]。

在眾多稀土離子中，Yb3+/Er3+常用來(lái)作為上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光中心。這是因?yàn)樵?80 nm泵浦下，Er3+的吸收截面較小且發(fā)光效率低，Yb3+離子吸收帶與980 nm半導(dǎo)體激光器匹配較好，而Er3+的4I11/2能級(jí)與Yb3+的2F5/2能級(jí)相匹配，所以當(dāng)受到980 nm激發(fā)時(shí)，Yb3+可以將激發(fā)能量有效地傳遞給Er3+，從而增強(qiáng)Er3+的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率。目前，基于Er3+摻雜的氟化物取得了較大進(jìn)展，如Er3+/Yb3+共摻雜的相NaYF4體系已被人們嘗試應(yīng)用于溫度傳感等領(lǐng)域[7-8]，但是它們制備復(fù)雜、化學(xué)穩(wěn)定性差以及抗激光損傷閾值低[9-10]，不能滿足實(shí)際應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)新型高效率的氧化物上轉(zhuǎn)換體系是十分必要的[11-13]。稀土離子摻雜的鈮酸鹽在光、電等方面表現(xiàn)出獨(dú)特性質(zhì)而引起人們極大的關(guān)注，如Zhang等通過(guò)固態(tài)反應(yīng)制備了ErNbO4[14]，Hsiao等采用溶膠-凝膠法合成了LaNbO4[15-16]，譚曉靚用固相法合成了Nd：GdNbO4并研究了它們的光譜性質(zhì)[17]。

本文采用高溫固相法合成了含有不同濃度Er3+摻雜的GdNbO4：Er3+/Yb3+熒光粉，利用XRD對(duì)樣品的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。在980 nm激發(fā)下測(cè)量了樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，討論了Er3+摻雜濃度對(duì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響。利用熒光強(qiáng)度比研究了GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+熒光粉的溫度傳感特性。探討了Er3+的兩個(gè)綠色發(fā)射能級(jí)的溫度猝滅機(jī)理。

2 實(shí) 驗(yàn)

采用高溫固相法制備了Yb3+/Er3+共摻雜的GdNbO4：10%Yb3+,x%Er3+(x=1，3，5，7，10，15) 熒光粉。實(shí)驗(yàn)所用原料為Gd2O3(SP,99.99%)、Nb2O5(SP,99.99%)、Er2O3(SP,99.99%)和Yb2O3(SP,99.99%)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：首先，按照化學(xué)計(jì)量比稱取相應(yīng)的原料。然后，將稱取的原料置于瑪瑙研缽中充分研磨約30 min，裝入編號(hào)的氧化鋁坩堝中。將坩堝置于1 250 ℃馬弗爐內(nèi)煅燒4 h，自然冷卻到室溫取出。最后，經(jīng)研磨處理即得到所需樣品。

采用日本島津(Shimadzu-XRD-6000)X射線粉末衍射儀對(duì)所合成的樣品晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。該儀器使用輻射源為Cu kα1(λ=0.154 06 nm)，工作電壓為40 kV,電流為 100 mA，掃描步長(zhǎng)為2(°)/min。采用日立F-4600型熒光光譜儀測(cè)量樣品的上轉(zhuǎn)換光譜，激發(fā)光源是980 nm光纖激光器(BTW KS3-11312-103,China)?？販匮b置是課題組自制，可以對(duì)樣品進(jìn)行加熱，同時(shí)能監(jiān)測(cè)光譜測(cè)量時(shí)樣品的溫度。該控溫裝置溫度測(cè)量精度為±0.5 ℃。

3 結(jié)果與討論

3.1 GdNbO4：Er3+/Yb3+熒光粉晶體結(jié)構(gòu)分析

為了研究Er3+摻雜濃度對(duì)GdNbO4晶體結(jié)構(gòu)的影響，我們對(duì)低摻雜濃度、中摻雜濃度和高摻雜濃度的樣品進(jìn)行XRD表征，結(jié)果如圖1所示。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)卡片No.22-1104的衍射圖樣對(duì)比，可以看出制備樣品衍射峰的位置與強(qiáng)度均與標(biāo)準(zhǔn)卡片吻合，沒(méi)有觀察到其他雜質(zhì)的衍射峰。這說(shuō)明所獲得的樣品在XRD所能甄別的純度范圍內(nèi)為純相，并且Yb3+、Er3+的摻雜沒(méi)有改變GdNbO4基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。這主要是因?yàn)镚d3+與Er3+和Yb3+的價(jià)態(tài)相同且其離子半徑接近[18]。

圖1 1 250 ℃下制備的GdNbO4：10%Yb3+,x%Er3+(x=1，5，15)熒光粉的XRD圖譜和標(biāo)準(zhǔn)卡片JPCDS No.22-1104的衍射圖樣Fig.1 XRD patterns of GdNbO4：10%Yb3+,x%Er3+(x=1,5,15) phosphors prepared at 1 250 ℃ and standard diffraction patterns in JCPDS No.22-1104

3.2 固定Yb3+雙摻GdNbO4熒光粉上轉(zhuǎn)換發(fā)光

對(duì)于稀土摻雜發(fā)光材料，作為激活中心的稀土離子濃度直接影響著材料的發(fā)光性質(zhì)。為了研究GdNbO4：Yb3+,Er3+熒光粉中Er3+的濃度猝滅行為，在980 nm 光纖激光器激發(fā)下(工作電流為1.0 A)測(cè)量了樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，光譜中各發(fā)射帶的線形并沒(méi)有因Er3+濃度而發(fā)生變化，Er3+濃度只影響著樣品的發(fā)射強(qiáng)度。這是由于Er3+的4f層電子被外層的5s和5p電子所屏蔽，所以4fn組態(tài)內(nèi)的f-f躍遷不受GdNbO4晶場(chǎng)的影響。從圖中還可以看到發(fā)射峰發(fā)生了劈裂，其中2H11/2→4I15/2劈裂為4個(gè)峰，中心波長(zhǎng)分別為520，525，529，533 nm；4S3/2→4I15/2劈裂為2個(gè)峰，中心波長(zhǎng)分別為545 nm和554 nm；4F9/2→4I15/2劈裂為2個(gè)峰，中心波長(zhǎng)分別為656 nm和672 nm。綠光發(fā)射較強(qiáng)(2H11/2→4I15/2、S3/2→4I15/2)，紅光發(fā)射較弱(4F9/2→4I15/2)。插圖為上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度的積分與Er3+摩爾分?jǐn)?shù)的依賴關(guān)系?？梢钥闯?，綠色、紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度隨著Er3+摩爾分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，說(shuō)明樣品在高摻雜濃度時(shí)發(fā)生了濃度猝滅。此時(shí)從圖中可以看出Er3+最佳的摻雜摩爾分?jǐn)?shù)為7%。

圖2 在980 nm 激發(fā)下GdNbO4：10%Yb3+,x%Er3+(x=1，3，5,7，10，15)熒光粉的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，工作電流為1.0 A。插圖為上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度的積分與Er3+摻雜摩爾分?jǐn)?shù)的依賴關(guān)系。Fig.2 Upconvension luminescence spectra of GdNbO4：10%Yb3+,x%Er3+(x=1,3,5,7,10,15) phosphors excited by 980 nm laser working on 1.0 A current.Inset shows the dependence of integrated upconversion intensity on Er3+ doping mole fraction.

3.3 光學(xué)溫度傳感

為了研究Yb3+,Er3+共摻雜GdNbO4熒光粉的光學(xué)溫度傳感特性，我們測(cè)量了該熒光粉在不同溫度下的上轉(zhuǎn)換光譜。圖3為980 nm激發(fā)下GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+熒光粉樣品在不同溫度下上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，樣品溫度范圍為303～513 K，溫度間隔為ΔT=15 K，激光的工作電流為0.5 A。在測(cè)量的過(guò)程中，樣品不是一直被980 nm激光持續(xù)照射，而是測(cè)量完每一個(gè)數(shù)據(jù)都會(huì)關(guān)閉一段時(shí)間(約15 min)。掃描速度設(shè)定為2 400 nm/min，采用瞬間測(cè)量來(lái)盡可能地避免激光輻照產(chǎn)生的熱效應(yīng)所引起的上轉(zhuǎn)換發(fā)光的猝滅。從圖3可以看到，隨溫度的升高，2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2躍遷發(fā)射的強(qiáng)度逐漸降低，說(shuō)明發(fā)生了溫度猝滅。通過(guò)觀察還可以看到，2H11/2→4I15/2與4S3/2→4I15/2躍遷發(fā)射的強(qiáng)度比發(fā)生了明顯變化，在低溫時(shí)，4S3/2→4I15/2躍遷發(fā)射強(qiáng)度比2H11/2→4I15/2躍遷發(fā)射強(qiáng)度大；而在高溫時(shí)，4S3/2→4I15/2的強(qiáng)度比2H11/2→4I15/2強(qiáng)度小。這是由于2H11/2和4S3/2能級(jí)間距較小。隨著溫度升高，晶格間的振動(dòng)逐漸增強(qiáng)，處在4S3/2能級(jí)上的粒子通過(guò)吸收晶格間振動(dòng)的能量到達(dá)2H11/2能級(jí)逐漸增多(熱激勵(lì)過(guò)程)，最終導(dǎo)致2H11/2能級(jí)上的粒子比4S3/2能級(jí)上的粒子多，即2H11/2→4I15/2躍遷發(fā)射強(qiáng)度大于S3/2→4I15/2。

圖3 在980 nm 激發(fā)下，GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+熒光粉在30～240 ℃溫度范圍的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜。Fig.3 Upconversion emission spectra of GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+ phosphor excited by 980 nm laser within 30-240 ℃

在熱平衡下，Er3+的2H11/2與4S3/2能級(jí)上布居的粒子數(shù)符合玻爾茲曼分布，它們之間的關(guān)系[19-20]為

(1)

式中，IH和IS分別表示2H11/2與4S3/2向基態(tài)輻射躍遷的熒光強(qiáng)度，R(T)是兩者的比值，C是一個(gè)與Er3+離子能級(jí)簡(jiǎn)并度、自發(fā)輻射速率、基質(zhì)聲子能量有關(guān)的常數(shù)，ΔE是兩能級(jí)的能級(jí)間距，kB是玻爾茲曼常數(shù)，T是開(kāi)爾文溫度。

圖4(a)給出了GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+熒光粉樣品2H11/2→4I15/2與4S3/2→4I15/2躍遷發(fā)射的熒光強(qiáng)度比(RH/S)和溫度T的變化關(guān)系，其中實(shí)心正方形為對(duì)應(yīng)的比值，該數(shù)據(jù)來(lái)源于圖3。利用式(1)對(duì)圖4(a)的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，通過(guò)擬合求得C和ΔE/kB的值分別為8.00 K和891.20 K，則R(T)與T的關(guān)系為

圖4 (a)綠光發(fā)射的熒光強(qiáng)度比與樣品溫度的關(guān)系，實(shí)心正方形為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，曲線為擬合的曲線；(b) GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+熒光粉的溫度傳感靈敏度曲線。Fig.4 (a) Dependence of fluorescence intensity ratio of green emissions on the sample temperature.Solid squares present the experimental data,and solid curve is fitting curve.(b) Sensing sensitivity of GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+ phosphor.

(2)

由ΔE/kB的值可以計(jì)算出2H11/2與4S3/2能級(jí)間距為618.7 cm-1。這個(gè)數(shù)值非常接近于由上轉(zhuǎn)換光譜所得到的實(shí)驗(yàn)值626.1 cm-1，表明我們的擬合操作是可靠的。研究溫度傳感，靈敏度是一個(gè)必不可少的參數(shù)。根據(jù)靈敏度S的定義：

(3)

將公式(2)中的參數(shù)代入公式(3)中便可以得到靈敏度的表達(dá)式：

(4)

圖4(b)給出了由公式(4)計(jì)算得到的GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+熒光粉樣品的靈敏度變化曲線，從圖中可以看到，樣品的靈敏度隨溫度的升高呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)溫度達(dá)到180 ℃時(shí)，靈敏度最大，最大值為0.004 9 K-1。

3.4 溫度猝滅

眾所周知，在實(shí)際應(yīng)用中熒光粉可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處在高溫環(huán)境中，因此有必要了解制備的熒光粉樣品的光譜性質(zhì)與溫度之間的關(guān)系，即熒光粉的溫度猝滅。所謂溫度猝滅是指發(fā)光材料隨著溫度的升高，其發(fā)光強(qiáng)度逐漸下降的現(xiàn)象[21]。為了研究Yb3+/Er3+摻雜GdNbO4熒光粉的溫度猝滅及其猝滅機(jī)理，在980 nm激發(fā)下測(cè)試了GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+熒光粉在不同溫度的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜。

從圖3可知，隨著溫度的升高，紅和綠上轉(zhuǎn)換發(fā)光逐漸減弱，說(shuō)明樣品發(fā)生了溫度猝滅。一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致溫度猝滅有以下原因：(1)發(fā)光材料基質(zhì)本身的影響，即隨著溫度的升高，晶格的振動(dòng)增強(qiáng)，多聲子無(wú)輻射躍遷的幾率增加，導(dǎo)致溫度猝滅。(2)與稀土離子本身的能級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)。對(duì)于Eu3+、Sm3+和Tb3+離子，激發(fā)態(tài)能級(jí)與基態(tài)能級(jí)間距較大，一般溫度猝滅歸因于crossover過(guò)程。通過(guò)觀察Er3+的能級(jí)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)Er3+的4S3/2能級(jí)與4F9/2能級(jí)之間的能隙較小，我們推測(cè)導(dǎo)致Er3+的2H11/2→4I15/2與4S3/2→4I15/2躍遷發(fā)射溫度猝滅原因?yàn)槎嗦曌訜o(wú)輻射躍遷。4S3/2能級(jí)上的粒子到4F9/2能級(jí)的多聲子無(wú)輻射躍遷幾率Wnr可由下式來(lái)描述[22]：

Wnr=Wnr(0)[1-exp(-hν/kBT)]-p，

(5)

式中，Wnr為無(wú)輻射躍遷速率，Wnr(0)為絕對(duì)零度時(shí)的初始無(wú)輻射弛豫速率，ν表示有效聲子頻率，h和kB分別表示普朗克常量和玻爾茲曼常數(shù)，p表示參與無(wú)輻射躍遷的有效聲子數(shù)。

在低溫時(shí)，Er3+離子的2H11/2與4S3/2能級(jí)間可以近似看作不存在熱激勵(lì)過(guò)程，此時(shí)Er3+離子4S3/2能級(jí)的發(fā)光強(qiáng)度Is可表示為：

(6)

在式(6)中，Is表示的是4S3/2→4I15/2輻射躍遷發(fā)射的強(qiáng)度，a為比例系數(shù)，Ar表示4S3/2→4I15/2輻射躍遷速率，Wnr為無(wú)輻射躍遷速率，Wet為4S3/2能級(jí)的能量傳遞速率。將公式(5)代入公式(6)中，可得：

(7)

(8)

(9)

圖5給出了樣品的2H11/2→4I15/2與4S3/2→4I15/2躍遷發(fā)射的積分強(qiáng)度與溫度的依賴關(guān)系，該數(shù)據(jù)來(lái)源于圖3。利用式(8)對(duì)4S3/2能級(jí)的發(fā)光強(qiáng)度與溫度的變化趨勢(shì)進(jìn)行擬合，得到p值為4.7±0.4；利用式(9)對(duì)2H11/2能級(jí)的發(fā)光強(qiáng)度與溫度的變化趨勢(shì)進(jìn)行擬合，得到p值為5.4±0.3，如圖5所示。接下來(lái)，我們計(jì)算粒子從4S3/2能級(jí)無(wú)輻射弛豫到4F9/2能級(jí)所需要的聲子數(shù)。Er3+的4S3/2

與4F9/2的能級(jí)間距為3 848.8 cm-1，基質(zhì)GdNbO4的聲子能量為770 cm-1[23-25]，則從4S3/2能級(jí)無(wú)輻射弛豫到4F9/2能級(jí)所需要的聲子數(shù)為4.99。擬合得到的p值與理論值4.99非常接近，表明我們用建立的無(wú)輻射弛豫的物理模型解釋綠色上轉(zhuǎn)換溫度猝滅是可靠的。以上討論表明導(dǎo)致Er3+的2H11/2→4I15/2與4S3/2→4I15/2的溫度猝滅原因?yàn)槎嗦曌訜o(wú)輻射躍遷，其中參與該過(guò)程的有效聲子數(shù)約為5。

圖5 GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+熒光粉樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)射的積分強(qiáng)度(▲：4S3/24I15/2,●：2H11/24I15/2)與溫度的依賴關(guān)系。實(shí)線為擬合的結(jié)果。Fig.5 Dependences of integrated upconversion intensities (▲for 4S3/24I15/2,● for 2H11/24I15/2) on temperature for GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+ phosphor.Solid curve is fitting curve.

4 結(jié) 論

采用高溫固相法制備了Yb3+、Er3+共摻雜的GdNbO4熒光粉。XRD分析結(jié)果表明，所制備的樣品為純相，高濃度的Yb3+、Er3+摻雜未改變GdNbO4的晶體結(jié)構(gòu)。隨著Er3+濃度的不斷增加，Yb3+/Er3+共摻GdNbO4熒光粉的躍遷發(fā)射強(qiáng)度先增大后減小，Er3+最佳的摻雜摩爾分?jǐn)?shù)為7%。研究了GdNbO4：10%Yb3+,7%Er3+熒光粉的溫度傳感特性，結(jié)果表明靈敏度隨溫度的升高呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)溫度達(dá)到180 ℃時(shí)，靈敏度最大，最大值為0.004 9 K-1。探究了GdNbO4：Yb3+/Er3+熒光粉的溫度猝滅機(jī)理，研究結(jié)果表明Er3+的2H11/2→4I15/2與4S3/2→4I15/2的溫度猝滅原因?yàn)槎嗦曌訜o(wú)輻射躍遷，其中參與該過(guò)程的有效聲子數(shù)約為5。

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吳中立(1978-),男，遼寧朝陽(yáng)人，博士，副教授，2016年于大連海事大學(xué)獲得博士學(xué)位，主要從事固體發(fā)光與光電技術(shù)的研究。

E-mail: byzhongli@163.com

Upconversion Luminescence and Temperature Characteristics of GdNbO4：Er3+/Yb3+Phosphors

WU Zhong-li1*,WU Hong-mei2,YAO Zhen3,TANG Li-dan2,DAI Xiao-chun1,GUO Yu2

(1.FacultyofMechanicalEngineeringandAutomation,LiaoningUniversityofTechnology，Jinzhou121001,China; 2.SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering,LiaoningUniversityofTechnology，Jinzhou121001,China; 3.CollegeofScience,LiaoningUniversityofTechnology，Jinzhou121001,China)

A series of Er3+/Yb3+co-doped phosphors with various Er3+concentrations were synthesizedviathe conventional high temperature solid state method.The crystal structure of the obtained phosphor was analyzed by means of X-ray diffraction (XRD).The results show that the doping concentration do not evoke the change in crystal structure.The upconversion emission spectra for the phosphors doped with various Er3+concentrations were measured upon 980 nm excitation under the same experimental conditions.The results show that the concentration quenching occurs at a higher concentration.The optical temperature sensing properties based on the fluorescence intensity ratio (FIR) method were discussed by analyzing intensities ratio of2H11/2and4S3/2emission with the temperature.It is observed that the sensitivity increases first and then decreases with the increase of temperature,and the sensitivity is the highest at 180 ℃.A physical model involving radiative/nonradiative transitions and thermal excitation of2H11/2and4S3/2emission is established,and the temperature quenching of the phenomenon is explained successfully.

GdNbO4：Er3+/Yb3+; concentration quenching; temperature sensing; temperature quenching

1000-7032(2017)09-1129-07

2017-02-22；

2017-04-13

國(guó)家自然科學(xué)基金(21601075,11504150)資助項(xiàng)目

O482.31

A

10.3788/fgxb20173809.1129

*CorrespondingAuthor,E-mail:byzhongli@163.com

Supported by National Natural Science Foundation of China(21601075,11504150)