● 摘要
稀土上转换发光材料因有着独特的光学性能，在固体激光器、显示器、生物成像、太阳能电池、光存储等方面都具有广泛的应用，所以受到了人们的重视和广泛的研究。而稀土Ho3+离子有着丰富的能级结构，并且上转换发射主要为绿光和红光，因此Ho3+离子掺杂的纳米材料也成了近年来上转换材料的研究热点之一。由于六方相NaREF4 (RE=Y,Gd,Lu)有着单晶结构，低声子能量和高化学稳定性的优点，所以是一种理想的上转换基质材料。其中稀土离子掺杂的NaGdF4与NaYF4 或者NaLuF4相比较，不仅可以产生相似的上转换发射，而且在室温下可以有磁性显现。因此稀土离子掺杂的NaGdF4在生物成像和磁共振成像有广泛的应用前景。前期研究发现，材料的尺寸、形貌及晶体结构对稀土上转换发光性质均有影响，因此稀土上转换材料的可控合成对扩大应用范围具有重要意义。同时，稀土离子掺杂材料上转换荧光的各种应用都需要较高的发光效率作为基础，而目前各种稀土掺杂发光材料的效率都不是很高，限制了上转换荧光的实用化法发展。因此探索提高上转换发光强度的方法，不仅具有重要的理论研究价值，而且具有重要的现实意义。本文以NaGdF4:Ho3+为研究对象，通过引入共掺离子和改变掺杂离子浓度实现了荧光发射的增强和可控调节，并通过设计合成样品和光谱观测分析，研究荧光发射的增强和光谱调节途径。主要内容如下：
1．采用溶剂热法制备了NaGdF4：Yb3+/Ho3+纳米晶体。通过改变NaGdF4：Yb3+/Ho3+体系中Yb3+离子的掺杂浓度，不仅改变了纳米晶体的尺寸，即从25 nm增大到125 nm，并且使Ho3+离子的上转换发射的荧光颜色从绿光转变为黄光。研究发现，在980 nm激光的激发下，随着Yb3+离子的浓度从5 mol%增大到15 mol%，荧光的发射强度逐渐增大，当继续增大Yb3+离子浓度从20 mol%增大到50 mol%，荧光的发射强度又在逐渐减小。同时可以看到，当Yb3+离子浓度从5 mol%增加到20 mol%时，绿光发射强于红光发射。但是当Yb3+离子的浓度从30 mol%增加到50 mol%时，绿光发射逐渐减弱，红光发射又逐渐增强。从而使红绿比由0.78增加到1.76。
2. 通过引入Li+，采用溶剂热法制备NaGdF4：Yb3+/Ho3+/Li+纳米晶体。XRD结果表明改变Li+离子的浓度使纳米晶体结构发生了微小的变化。在980 nm激光激发下，当Li+的掺杂浓度为5 mol%时，荧光强度达到了最大，并且与未掺杂Li+离子的纳米晶体的荧光发射强度相比较，绿光的发射强度提高了3倍，而红光的发射强度提高了2倍。