【技术实现步骤摘要】
一种基于微纳谐振结构对掺稀土材料上转换发光实现量子调控的方法
[0001]本专利技术涉及一种发光技术，特指对掺稀土材料上转换发光的控制方法。
技术介绍
[0002]近年来，由于稀土镧系元素具有激发态能级寿命长、能级阶梯分布等特点， 掺杂镧系离子的上转换发光材料获得了大量研究者的关注，并逐步显露出其在 生物标记和成像、照明、三维立体显示、激光、太阳能电池等多方面的应用价 值。在上转换发光过程中，激活剂通常是作为发光中心而被掺入的离子。上转 换发光过程是指发光中心吸收两个或多个低能量光子，将基态电子激发到较低 的激发态，通过激发态吸收或非辐射能量传递等过程，使电子从高能级跃迁到 基态或低能级，从而辐射出高能量的光子。图1为Yb
3+
/Er
3+
离子的能级图并展 示了可见光范围内主要涉及的上转换发光过程。图中实线、虚线、折线分别代 表辐射跃迁和激发、能量传递、无辐射弛豫过程。在近红外光(λ～980nm)的 激发下，Yb
3+
离子吸收光子从基态2F
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跃迁到...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于微纳谐振结构对掺稀土材料上转换发光实现量子调控的方法，在近红外光的激发下，上转换发光材料敏化剂可以有效地吸收外界的辐射能量，并迅速传递给激活剂离子，激活剂离子吸收光子从基态跃迁到激发态，随后将能量传递到上转换发光材料离子的不同能级，位于各个激发态的激活剂离子通过多步的多光子无辐射弛豫和辐射弛豫最终回到基态，并发出可见光，其特征在于：将上转换发光材料的激活剂离子和敏化剂离子制成纳米晶颗粒设置在微纳谐振腔内，调节微纳谐振腔的共振波长使之处于激活剂离子发射波长，会激活剂离子的多步跃迁，增强该处的上转换发光强度，通过谐振模式的调制，抑制发光通道的辐射跃迁，促使处于各激发态的粒子重新分布，包括通过不同激发态间粒子的能量转移和非辐射跃迁等过程，当微腔的共振波长处于纳米粒子发射波长时，在谐振波长处，模式密度增加，自发辐射速率增大，共振状态下的光学谐振腔可以允许满足一定频率匹配条件的光子通过，使被允许的一个通道的激发态聚集更多的粒子数，从而抑制其它发射波长的上转换发光，实现上转换发光为单色光。2.如权利要求1所述的一种基于微纳谐振结构对掺稀土材料上转换发光发光实现量子调控的方法，其特征在于：所述的激活剂离子和敏化剂离子分别为Er
3+
和Yb
3+
，制得NaYF4:Yb
3+
/Er
3+
纳米晶颗粒。3.如权利要求2所述的一种基于微纳谐振结构对掺稀土材料上转换发光发光实现量子调控的方法，其特征在于：微纳谐振腔为法布里
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珀罗谐振腔即F
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P腔，该谐振腔为在玻璃衬底上热蒸发一层金属薄膜，在此金属薄膜上淀积一层介质薄膜，介质薄膜中间设有一层的掺Yb
3+
/Er
3+
纳米晶颗粒层，在介质薄膜上再淀积一层金属薄膜；通过调整金属薄膜之间的介质薄膜的厚度，对上面所形成的法布里
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帕罗特微腔结构的谐振光场模...
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