稀土掺杂Sc2(MoO4)3二维负热膨胀材料反常的热增强上转换和下转移发光
日期：
2022-05-06
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荧光热猝灭一直是制约发光材料在照明、显示、光学温度传感、光学防伪等领域应用的关键因素之一。荧光热猝灭是指在升温过程中发光强度降低的现象，这主要由于温度升高，基质晶格的振动加剧导致电声相互作用增强以及无辐射跃迁速率增大,从而造成发光强度以及寿命减小。近年来，国内外研究人员尝试多种策略来改善稀土掺杂发光材料的热猝灭性能,并发现了荧光发射的零猝灭现象。荧光热增强（荧光负热猝灭）的实现可以很好地保证材料在高温区的信噪比和发光强度，在光学温度传感以及光学防伪材料等领域具有重要的应用价值。为此，目前研究人员通过对稀土掺杂负热膨胀材料来实现热增强的发光更多聚焦整体晶格收缩对热增强上转换发光研究，并没有关注二维负热膨胀材料晶格不同维度收缩特性导致局域结构变化对发光性能的影响，更没有实现在宽温域下同时热增强上转换和下转移发光。为了实现和理清二维负热膨胀材料稀土离子热增强发光与负热膨胀性质之间的关系，基于稀土掺杂二维负热膨胀材料的负热膨胀性质与发光性质的系统研究必不可少。江西理工大学廖金生课题组开发稀土掺杂二维负热膨胀材料Sc2(MoO4)3 :Yb3+/Er3+很好的弥补了上述发光的缺憾。众所周知，二维负膨胀材料Sc2(MoO4)3具有二维层面热缩冷胀内禀特性，然而，Sc2(MoO4)3本身并不发光，因此，不能用于光电器件。该课题组采用溶胶-凝胶法成功实现Yb3+/Er3+共掺杂在二维负膨胀材料Sc2(MoO4)3 中。实现了在宽温域下（298 K-773 K）的绿光上转换发光45倍增强以及近红外下转移发光450倍的显著增强。另外，基于荧光寿命模式的温度传感也获高相对灵敏度12.3%/K（298 K）和低温度不确性0.11K (623 K)。首次开发了二维负热膨胀性质与稀土发光性质相结合的新材料，为稀土发光材料领域提供了限域能量传递的新机制。上转换和下转移发光热增强的机理探究对于未来开发新型的稀土发光材料提供了新颖的思路,也为稀土发光材料的应用研究奠定了基础。
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