研究证明,掺杂离子的表面捕获可以抑制激发能量的淬灭,可以通过核壳结构来抑制。近日,中国昆明理工大学的邱建备教授和香港理工大学的 Yu Siu Fung教授(共同通讯作者)采用了湿化学退火工艺,从表面缺陷(即无序、空位和间隙缺陷)中恢复镧系掺杂的KLu2F7裸露核心的UCNPs。制备出的UCNPs只有几个原子层的均匀厚度,利用像差校正的高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF - STEM)在原子尺度上识别表面缺陷。通过热退火方法恢复UCNPs表面缺陷,提高了一个数量级以上的相应的上转换光致发光强度, 使其有很好的潜在应用前景。
图一、UCNPs的制备及TEM表征
(a)KLu2F7: 38%Yb3+, 2%Er3+ UCNPs的湿化学退火工艺原理图;
(b)合成UCNPs的TEM图;
(c)240 oC热退火合成UCNPs;
(d)(b)中的HRTEM图;
(e)FFT轮廓;
(f)随着增长的UCNPs尺寸分布图;
(g)(c)中的HRTEM图;
(h)FFT轮廓;
(i)后增长的退火UCNPs尺寸分布图。
图二、UCNPs的SEM表征
(a)KLu2F7: 38%Yb3+, 2%Er3+ UCNPs的HAADF-STEM图;
(b)240 oC热退火处理后KLu2F7: 38%Yb3+, 2%Er3+ UCNPs的HAADF-STEM图;
(c)(a)中的沿橙色向扫描记录的强度剖面;
(d)(b)中的沿绿色向扫描记录的强度剖面;
(e)(a)中的放大的晶体边缘结构图像;
(f)(b)中的放大的晶体边缘结构图像。
图三、UCNPs的转换衰减和能量传输机理