1. 研究目的与意义（文献综述）

传统的发光材料都是在短波长高能量激发光的照射下发射出长波长低能量的光，辐射出的光子能量大于所吸收的光子的能量，遵循stokes定律，这一类发光现象被称为下转换发光。与之相反的是违背stokes定律的上转换发光，又称为反stokes发光，即在长波长低能量激发光的照射下，吸收长波，辐射出短波长高能量的光，即辐射出的光子能量大于所吸收的光子的能量。
最早于1959年，bloembergen利用上转换发光材料研究固态红外量子计数器，提出激活离子的连续多次激发态吸收和光子上转换的概念。同年，研究者们采用960 nm的近红外光激发多晶zns，观察到525 nm的绿色发光^[1]。20世纪60到70年代，auzel^[2]和wright^[3]等人系统地对掺杂稀土离子的上转换特性及其机制进行了深入的研究，正式提出了“上转换发光”。随着廉价半导体激光器的发展和上转换纳米材料设计与合成技术的崛起，将上转换领域的研究推向热潮。与半导体纳米晶体(量子点)类比，上转换材料的研究目标是合成具有小尺寸并具有高的发光效率上转换纳米晶,而且能形成透明溶胶液体。与本体发光材料比较，上转换纳米发光材料显示低毒性，以及近红外光激发具有低的自发荧光，已经促使上转换荧光材料向实用化发展，且在不同的领域展现出良好的潜在应用前景，如激光、太阳能电池、生物、传感器和三维显示等^[4-6]。
目前，在各种各样的上转换发光基质材料，研究最广泛的是nayf₄。然而，近年来，有研究表明liyf₄也是很好的基质材料，因为其具有较低的声子能量，可以抑制不利于发光的非辐射弛豫过程。liyf₄基质材料不仅具有强的可见光发射，也在合适的稀土离子掺杂表现出强烈的深紫外（uv）到近红外荧光发射。mahalingam等^[7]将yb³ 和tm³ 共掺入liyf₄，得到的纳米晶具有很强的上转换紫外发射。chen等^[8]发现四方相liyf₄:er³ 在1490 nm红外光激发下的量子效率是六方相nayf₄的四倍。最近，ding等^[9]用熔盐法制备liyf₄:yb³ /ln³ (ln=er,tm,ho)微晶，也观察到较强的上转换荧光发射。因此，具有高发光效率的liyf₄晶体值得关注和研究。因此选择liyf₄为基质材料。

现有的研究已经报道了一些镧系离子（例如，gd³ 、nd³ 、ho³ ）^[10-12]和非稀土离子（例如，li 、mg² 、ca² 、sc³ 、ti⁴ 、cr³ 、mn² 、fe³ 、ni² 、mo² 、in³ ，sn⁴、bi³ 和mn⁴ ）^[13-17]的引入能显著提高上转换发光。因此，掺杂离子是使材料产生新性能或改善已有性能的重要手段，广泛应用于功能材料的合成^[18]。但已有的报道基本全为小半径离子掺杂，很少有大半径离子的研究。cd² 为大半径离子，其半径(110 pm, 配位数cn = 8)大于y³ (101.9 pm, 配位数cn = 8) ^[19],，且未被报道过。考虑到已有报道大半径离子ca² 掺杂进入小半径离子gd³ 的基质材料nagdf₄增强发光的先例，预计掺杂cd² 可以提高基质材料liyf₄的上转换发光。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：采用三氟乙酸盐热分解法制备liy_0.78#8722;xf₄:20%yb³ ,2%er³ (tm³ ),xcd² (x = 0, 3,10,20,30,40 mol%) 上转换纳米晶。

材料表征：通过xrd、tem、荧光光谱等表征手段对其形貌结构及发光性能进行分析。

3. 研究计划与安排

(1) 第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

(2) 第4-6周：完成不同反应温度和反应时间的上转换纳米颗粒的制备和表征；

(3) 第7-10周：进行不同浓度的大半径离子掺杂，实现上转换荧光的增强；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] bloembergen, n., solid state infrared quantum counters. physical review letters 1959, 2, 84-85.

[2] auzel, f. e. materials anddevices using double-pumped-phosphors with energy transfer. proc. ieee 1973, 61, 758-786.

[3] wright, j. c.; zalucha, d. j.; lauer, h. v.; cox,d. e.; fong, f. k. laser optical double resonance and efficient infraredquantum counter upconversion in lacl₃:pr³ and laf₃:pr³ . j. appl. phys. 1973, 44, 781-786.