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核壳纳米晶单层中的共振等离子体增强上转换：壳层厚度的作用

DOI：10.1021/acsami.8b15564 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 胶体稀土掺杂上转换纳米晶（UCNCs）的上转换发光（UCL）性能可通过以下方式提升：在核壳结构中采用光学惰性壳层对表面进行精确包覆、通过金属纳米颗粒改变邻近环境，或两者结合使用。鉴于其在晶体硅光伏领域的潜在重要性，本研究针对二维排列的UCNCs同时考察了这两种效应。利用1500 nm波长的激发光，我们研究了胶体溶液及旋涂辅助自组装单层膜中，Er3?掺杂NaYF?核随NaLuF?壳层厚度变化的上转换发光行为。两种体系中均观察到：随着壳层增厚，UCNCs中Er3?离子的上转换发光强度和衰减时间均持续增强，且从溶液态转变为薄膜态时衰减时间几乎无变化。通过电子束光刻设计的金纳米盘（沉积于单层膜表面或嵌入其中）可进一步提升UCNC单层膜的发光效率。研究发现，纳米晶壳层的增效作用优于金纳米盘。
作者： Harish Lakhotiya，Adnan Nazir，S?ren Roesgaard，Emil Haldrup Eriksen，Jeppe Christiansen，Martin Bondesgaard，Frank C.J.M. van Veggel，Bo Brummerstedt Iversen，Peter Balling，Brian Julsgaard
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究单层结构中Er3+:NaYF4-NaLuF4上转换纳米晶的上转换发光与壳层厚度的关系，并通过引入共振金纳米盘增强其上转换发光效率。

研究成果

研究表明，在胶体溶液向上转换纳米晶体二维排列的转变过程中，Er3?离子前两个激发态的衰减时间基本未受影响，排除了非辐射衰减通道开启的可能性。通过引入电子束光刻定义的共振金纳米盘，进一步提高了上转换发光产率，其中纳米晶体壳层带来的提升效果大于金纳米盘。

研究不足

研究指出，上转换纳米晶（UCNCs）的量子产率（QY）绝对值较低的原因包括：测量的是外部量子产率而非内部量子产率、实验仅针对Er3+离子进行、掺杂浓度较低，以及测量的是单层样品而非浓稠胶体溶液。

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