光谱学与光谱分析
Er3+ -Yb3+ -Mo6+ 共掺杂ZrO2 -Al2 O3 固溶体的上转换发光
肖 宇，丛 妍* ，杨 杞，张智红，刘朋祖
大连民族学院物理与材料工程学院，辽宁 大连 116600
Upconversion Emission from Er3+ -Yb3+ -Mo6+ Co-Doped ZrO2 -Al2 O3 Composites
XIAO Yu, CONG Yan* , YANG Qi, ZHANG Zhi-hong, LIU Peng-zu
School of Physics & Materials Engineering, Dalian Nationalities University, Dalian 116600, China
摘要 ： 采用共沉淀法制备了一系列Al2 O3 含量由低到高的ZrO2 -Al2 O3 固溶体，并研究了固溶体的晶相结构以及稀土Er3+ 在固溶体中的上转换发光增强机制。XRD结果表明固溶体为四方晶相ZrO2 结构，Al2 O3 的最高固溶度约为20 mol%。上转换发光光谱分析表明，Er3+ 掺杂ZrO2 室温下具有绿色上转换荧光发射，通过共掺杂Yb3+ 和Mo6+ 离子，使得Er3+ 掺杂ZrO2 的绿色上转换发光强度增强了约20倍，获得了明亮的黄绿色上转换发光。基质ZrO2 通过与Al2 O3 固溶形成复合氧化物，由于产生的大量氧空位缺陷的能级与Er3+ 的4 F 3+ -MoO2- 4 基团(2 F 3 T 2 )能级向Er3+ 的4 F 3+ 的绿色上转换发光在获得20倍增强的基础上又提高了8倍。绿色与红色上转换发光比例的变化也提高了材料的色纯度，上转换发光由黄绿色变为纯绿色。
关键词 ：上转换;ZrO2 -Al2 O3 固溶体;稀土;能量传递
Abstract ：A series of ZrO2 -Al2 O3 composites with various compositions were synthesized by co-precipitation method, and the upconversion emission properties of the Er-Yb-Mo co-doped ZrO2 -Al2 O3 composites were investigated in the present paper. The green UC emission in the Er-Yb-Mo co-doped ZrO2 is an order of magnitude stronger than that of the Er3+ single doped sample. When Al2 O3 mixed in ZrO2 crystalline lattice with the most solid solubility, the crystalline ZrO2 -Al2 O3 solid solutions is tetragonal ZrO2 . The UC emission is enhanced 8 times in the ZrO2 -Al2 O3 solid solutions, which is due to the oxygen vacancies generated in the solid solutions, increasing the energy transfer from Yb3+ -MoO2- 4 to Er3+ .
Key words ：Up conversion;ZrO2 -Al2 O3 solid solutions;Rare earth;Energy transfer
收稿日期: 2013-02-27
修订日期: 2013-05-05
通讯作者:
丛 妍
E-mail: congyan@dlnu.edu.cn
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