[发明专利]一种镱离子Yb3+激活的钼硼酸盐上转换发光材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光材料、制备方法及其应用，特别涉及一种镱离子Yb³⁺激活的钼硼酸盐上转换发光材料的制备方法及其应用，属于无机发光材料技术领域。

背景技术

稀土镱离子Yb³⁺是一种发光性能非常好的激活离子，它具有较宽的吸收宽带，其特征光吸收在0.1～1.0微米波长范围内，能与InGaAs半导体泵浦源有效耦合，泵浦波长与激光输出波长非常接近，荧光效率很高；同时，Yb³⁺离子的能级结构非常简单，只有²F_7/2和²F_5/2两个能级；此外，Yb³⁺离子在较高掺杂浓度下，不出现浓度猝灭现象，荧光的寿命很长，有利于能量的存储。因此掺杂Yb³⁺离子的激光材料受到人们普遍的关注。

上转换发光材料是一种在红外光激发下能够发出可见光的发光材料，其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量，又称为反斯托克斯Stokes定律的发光材料。上转换材料的上转换效应将不可见的红外光变为可见光，主要针对近红外光的转换，这一特性对红外探测技术的发展具有重要意义。在激光医疗、三维立体显示、检测及其高密度数据存储等领域具有广泛的应用前景。

Yb³⁺离子具有比较独特的上转换发光行为，它不存在激发态吸收，它的上转换发光行为由处于激发态的两个Yb³⁺离子互相耦合同时退激发到基态来实现，这种奇特的上转换发光可用于开发光快速计算和光学双稳态以及蓝绿光波段激光器件等新型光学器件，其中蓝绿光波段的激光材料在激光防伪、大屏幕显示、红外辐射的检测、激光医疗等领域有着潜在的应用前景。因此，Yb³⁺离子对合作上转换在蓝绿光波段的发光行为引起了人们的研究和关注。

目前研究和应用较多的上转换发光材料是以氟化物或者氟氧化物为基质的材料，例如，J.L.Sommerdijk等人于1974年在Philips Techn.Rev.34:24报道的YF₃:Yb³⁺,Er³⁺，La₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺体系的上转换发光；中国发明专利（CN 101618946B）公开了一种以氟氧化物为基质的上转换发光材料，即Yb³⁺掺杂的氟氧化物微晶玻璃材料的专利。虽然以这些基质材料得到的上转换发光效率较高，但是氟化物或者氟氧化物的制备极其复杂，制备过程中产生氟的污染相当严重，对生产环境的要求十分苛刻，从而生产的成本也很高，这些都严重阻碍了上转换发光材料的实际应用。

以钼硼酸盐为基质的上转换发光材料具有很多的优点，例如化学稳定性和热稳定性较高，且该基质材料之中的Yb³⁺离子在975纳米附近具有相当宽的吸收带，因此可以提高红外激光的泵浦效率，这些特点都使其成为一种良好的上转换发光基质材料。目前，以三价镱离子激活的钼硼酸盐的上转换发光材料及其制备未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种化学纯度高，发光质量好，且制备工艺简单、无污染的上转换发光材料及其制备方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种镱离子Yb³⁺激活的钼硼酸盐上转换发光材料，它的化学通式为R_2-2xYb_2xMoB₂O₉，其中，R为稀土镧离子La³⁺、镨离子Pr³⁺、钕离子Nd³⁺、钐离子Sm³⁺、铕离子Eu³⁺、钆离子Gd³⁺、铽离子Tb³⁺中的一种或它们的任意组合；x为镱离子Yb³⁺掺杂的摩尔百分数，0.0001﹤x≤1.0。

本发明所述的一种镱离子Yb³⁺激活的钼硼酸盐上转换发光材料，它在975纳米的红外激光泵浦下，得到在450～550纳米的蓝绿色上转换发光。

如上所述的一种镱离子Yb³⁺激活的钼硼酸盐上转换发光材料的制备方法，合成步骤如下：