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量子剪裁效应(Quantum Cutting)能够将吸收的单个高能光子劈裂成两个或多个低能光子并发射,理论上可达到大于100%甚至200%的超高量子效率。近年来,基于 Yb3+-Ln3+离子对共掺杂的近红外量子剪裁材料备受关注,被认为是用于修饰太阳光谱提高硅基太阳电池板发电效率的理想材料。氧化物体系具有良好的物理化学稳定性,机械强度更好,生产工艺简单环保,是一种十分有应用前景的量子剪裁材料基质。 本文以氧化物 SrMoO4和 Y2BaZnO5为基质材料,分别掺杂 Yb3+-Pr3+/Sm3+和Yb3+-Er3+离子对,探究其发光性质及量子剪裁机制。 1.利用高温固相法合成不同浓度的Pr3+,Yb3+和Sm3+,Yb3+掺杂的SrMoO4荧光粉,Pr3+/Sm3+与 Yb3+离子间通过交叉驰豫能量转移过程实现近红外量子剪裁,有效提高近红外的发光强度,分别将近红外发光强度提高了1.8倍和2.1倍,近红外发射最强时 Pr3+向 Yb3+和 Sm3+向 Yb3+的能量传递效率分别为9.6%和36.5%。同时,Pr3+和 Yb3+间的近红外发射通过光谱叠加,将近红外发射光谱大幅展宽,调整Sm3+,Yb3+掺杂浓度可实现对近红外发射强度的分布进行调整。这个工作可以为宽带近红外荧光粉和可调近红外激光材料的设计提供有意义的参考。 2.以高温固相法合成不同Er3+-Yb3+掺杂浓度的Y2BaZnO5荧光粉,并利用不同激发波长进行激发,仔细探究了在Y2BaZnO5基质中Er3+-Yb3+的发光性质和量子剪裁机制。与在氟化物及氟氧化物基质中的量子剪裁机制不同,在 Y2BaZnO5基质中 Er3+-Yb3+实现量子剪裁的发生的能量传递过程为Er3+(4S3/2)+Yb3+(2F7/2)→Er3+(4I13/2)+Yb3+(2F5/2),将吸收的一个高能光子劈裂成1000nm和1550nm的两个低能光子发射,当近红外区域发光最强时能量传递效率达到54%。此工作中Er3+,Yb3+离子对在Y2BaZnO5基质中的量子剪裁性质为进一步探索该离子对的量子剪裁发光提供了参考。