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Yb-and Er concentration dependence of the upconversion luminescence of highly doped NaYF_(4):Yb,Er/NaYF_(4):Lu core/shell nanocrystals prepared by a water-free synthesis

引用

Nano Research 2022年第10期15卷 9639-9646页

作者： Christian Würth Bettina Grauel Monika Pons Florian Frenzel philipp rissiek Kerstin Rücker Markus Haase Ute Resch-Genger Federal Institute for Materials Research and Testing(BAM) Division BiophotonicsRichard-Willstaetter-Str.1112489 BerlinGermany Institut für Chemie Neuer Materialien Fachbereich Biologie/ChemieUniversität OsnabrückBarbarastraße 749076 OsnabrückGermany

High sensitizer and activator concentrations have been increasingly examined to improve the performance of multi-color emissive upconversion(UC)nanocrystals(UCNC)like NaYF_(4):Yb,Er and first strategies were reported to reduce concentration quenching in highly doped *** luminescence(UCL)is,however,controlled not only by dopant concentration,yet by an interplay of different parameters including size,crystal and shell quality,and excitation power density(P).Thus,identifying optimum dopant concentrations requires systematic studies of UCNC designed to minimize additional quenching pathways and quantitative ***,we quantify the dopant concentration dependence of the UCL quantum yield(ΦUC)of solid NaYF_(4):Yb,Er/NaYF_(4):Lu upconversion core/shell nanocrystals of varying Yb3+and Er3+concentrations(Yb3+series:20%‒98%Yb3+;2%Er3+;Er3+series:60%Yb3+;2%‒40%Er3+).To circumvent other luminescence quenching processes,an elaborate synthesis yielding OH-free UCNC with recordΦUC of~9%and~25 nm core particles with a thick surface shell were *** Yb3+concentrations barely reduceΦUC from~9%(20%Yb3+)to~7%(98%Yb3+)for an Er3+concentration of 2%,thereby allowing to strongly increase the particle absorption cross section and UCNC *** an increased Er3+concentration reducesΦUC from~7%(2%Er3+)to 1%(40%)for 60%Yb3+.Nevertheless,at very high P(>1 MW/cm^(2))used for microscopic studies,highly Er3+-doped UCNC display a high brightness because of reduced *** findings underline the importance of synthesis control and will pave the road to many fundamental studies of UC materials.

关键词： highly doped upconversion nanocrystals core/shell nanoparticles upconversion luminescence efficiency NaYF_(4):Yb Er concentration quenching

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