毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
近年来,随着纳米科学与技术的发展,稀土掺杂的荧光纳米粒子以其独特的发光特性在光学、电子学、信息学和生物学等领域表现出潜在的应用价值。自上个世纪50 年代人们发现上转换这一现象以来,上转换发光材料研究一直是材料科学领域的研究热点之一。稀土掺杂的上转换发光纳米材料在生物标记、荧光在体成像、激光和光纤通信等领域有着广泛的应用。上转换发光材料与其他荧光材料相比,具有发射谱线窄,发光性质稳定,无光漂白现象,荧光信噪比高等优点,因此在生物医学领域有重要的潜在应用价值。
1、稀土上转换材料概述
1.1、稀土上转化发光材料
稀土上转换发光材料是一种在红外光激发下能发出可见或紫外光的发光材料,即可通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射。其最大特点是材料所吸收的光子能量低于发射的光子能量,所以称为上转换。这种材料发光违背Stokes定律,因此又被称为反Stokes定律发光材料[1]。最早出现的上转换发光的报道在上世纪50年代。研究人员用960nm的近红外光激发多晶ZnS,惊奇观察到了525nm 绿色发光。1962年,人们又在硒化物中观察到了类似的现象。1966 年,Auzel[2]在研究钨酸镱钠玻璃时,发现当基质材料中掺入Yb3 离子时,Ho3 、Er3 和Tm3 离子在红外光激发下,可见发光发射强度几乎提高了两个数量级,由此正式提出了上转换发光(upconversion luminescence)的观点。在此后的十几年内,上转换材料的发展十分迅速,成为一种把红外光转变为可见光的有效材料,并且在有些领域实现了应用。例如,将上转换发光材料与发红外光的Si-CaAs 发光二极管(LED)组合,能够得到很强的绿光,其效率可以与CaP发光二极管媲美。然而,随着发光材料的研究发展,上转换材料的发光效率不高一直是制约其应用的一大瓶颈。当时最好的材料的上转换材料发光效率不超过1 。由于没有合适波长的发光二极管作为激发光源。因此,在当时,要大幅提高上转换材料的发光效率就变得十分困难,为此上转换材料的发展一度陷入了停滞不前的局面。到了90年代初期,大功率LED激光器的出现和日益成熟为上转换材料的发展迎来黄金期。经过长期不懈的努力,上转换材料实现激光输出获得重大的进展,在液氮温度下,实现了光纤激光运转。在室温下,在氟化物晶体中也成功地实现了激光输出,转换效率高达1.4%[3]。
1.2、上转换发光纳米材料的可控合成
1.2.1上转换纳米材料的主要合成方法
由于纳米发光材料结构、缺陷、性能、形态和应用都在某种程度上很受制备工艺和设备的设计、研究和控制的影响。所以，纳米稀土发光材料的制备方法主要有燃烧合成法、溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、高温固相法和化学共沉淀法等。
1.2.2 可控合成上转换发光纳米材料方法的确定
首先，我们要确定的是寻找合适的掺杂基质是上转换发光材料研究的一项重要内容。而在形形色色的上转换发光材料中，卤化物之一的氟化物的禁带宽度大，短波侧吸收边波长短，声子能量小，红外吸收边波长长。而NaF4是目前为止在980nm激发下最好的上转换发光的基质，而且由于立方相NaF4的上转换发光效率低于六方相，所以制备得到分散均匀，粒径均匀的六方相NaF4是目前科研工作者的首要任务。因此本论文分别采用溶剂热法和微乳液水热相结合的方法，通过改变反应时间、反应温度、矿化剂浓度等反应因素，可控合成了以NaF4为基质的单掺、双掺和三掺的立方相和六方相NaF4材料。
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