上转换和量子剪裁ppt课件.ppt

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1、上转换和量子剪裁上转换发光通常，PL发射波长比激发波长要长，说明过程中有能量损失，以热能的形式损耗。上转换(upconversion)发光：长波吸收，然后发出短波光的现象。上转换材料过程不同于斯托克斯规则及瓦维洛夫定律所涉及的过程。属反斯托克斯现象。上转换发光的效率随着激发光强的增加而超线性地增长，所以，在激光的高密度激发下就容易观察到最简单的上转换现象发生在同一个或同一种发光中心上，它的发光过程分为三类。1）一个中心同时吸收两个光子然后发射一个大光子的叠加过程此类中心可以同时吸收两个光子而达到激发态。激发态和基态之间并没有中间的激发态，是一种双

2、光子吸收过程。双光子吸收中的两个光子可以有不同的能量，即不同的频率。但它们的能量之和要等于中心达到激发态时所需要的能量，即：h1+h2=E2E1。连续改变1，保持2恒定，当发生吸收时即可得到E2E1的数值。CaF2:Eu2+，在红宝石激光器的6943Å谱线的强激发下，发射一个4250Å光子。而此材料在6943Å附近是透明的，不能吸收6943Å的光。h1h22)激发态吸收被光激发到激发态上的电子再吸收光子跃迁到更高能级。(a)发射光(3)光子能量小于激发光光子能量，通过与晶格的作用，有一部分能量转变成热能；(b)上转换材料吸收激发光

3、中的多个光子(1-1和1-2两个)发射一个光子，发射光子的能量大于激发光子的能量。2)激发态吸收LaF3中Tm3+的能级和647.1nm激发下的上转换过程氟F(Z=9)，镧La(Z=57)，铥Tm(Z=69)一、多光子吸收(红色)：(1)3H63F2；(2)3H41D2；3F41G4；(3)1G43P1。二、驰豫(绿色)：3F2➟3H4(3F2、3F3和3F4相距很近，电子很快驰豫到3H4)；3P1➟1I6。三、辐射(黑色)：(1)驰豫到3H4的电子—3H43H6、3F4(IR)；(2)蓝光：1G43H6—480nm；1D23F4—

4、450nm；(3)紫外：1D23H6—360nm；1I63F4—340nm。激发态吸收中的吸收雪崩现象：基态吸收弱，激发态吸收强。1、基态吸收较弱，开始时激发态E1上的电子不多，尽管激发态吸收强，到达E2上的电子也不多，上转换发光较弱。2、E1上电子数减少1个(激发态吸收)：E1E2。3、交叉驰豫—E2E1GE1(无基态吸收)，E1能级上电子数倍增，吸收激发光从E1E2的电子数也倍增，上转换增强。(1)激发态E1上的电子数增多；(2)基态G上的电子数减少；(3)E1上的电子经由激发态吸收，而非基态吸收。弱吸收强吸收h2h13)逐

5、次能量传递Yb3+，Tm3+双掺杂体系/镱Yb(Z=70)激发：960nm(IR)；发射：蓝光。三步能量传递(1)Yb3+(2F5/22F2/7)➩Tm3+(3H63H5➟3F4)；(2)Yb3+(2F5/22F2/7)➩Tm3+(3F43F2,3➟3H4)；(3)Yb3+(2F5/22F2/7)➩Tm3+(3H41G4)。处于激发态的同种离子之间的能量传递也能产生上转换发光。在高的Tm3+浓度(>1%)样品中，两个激发到3F3的Tm3+间发生交叉驰豫：(3F2,33H6)(3F2,31D2)3)逐次能量传递W.F.Silvae

6、tal.HighlyefficientupconversionemissionandluminescenceswitchingfromYb3+/Tm3+co-dopedwater-freelowsilicacalciumaluminosilicateglass.J.Lumin.2008,128(5-6):744-746Thecompositionofthesample,inwt%,is(41.5-x-y)ofAl2O3,47.4ofCaO,7.0ofSiO2,and4.1ofMgO,withx=0.5ofTm2O3andy=2.0ofYb2O3.

7、lowsilicacalciumaluminosilicate(LSCAS)glass.excitationat976nmluminescenceswitchingTheemissionsat480and800nmofTm3+ionsarestronglydependentontheexcitationintensity,resultinginaswitchingfrom800to480nmemissionswithincreasingpumpintensity.Theoriginofthisswitchingisthehighefficienc

8、yoftheYb3+linearabsorptionattheexcitationenergyandthehighefficiencyo