Erbium fluorid (ERF₃) je fascinantno rijetko - zemljano spoj koji je stekao značajnu pažnju na polju fotonike zbog svoje jedinstvene sposobnosti za postizanje - pretvorba svjetlosti. Kao pouzdan dobavljač fluorida za erbijum, uzbuđen sam što sam ušao u nauku iza ove izvanredne pojave i podijelim kako erbijum fluorid može biti igra - mjenjač u različitim aplikacijama.
Osnove gore - pretvorba
Gore - pretvorba je ne-linearni optički proces u kojem se apsorbiraju dva ili više niskih - energetskih fotona i kombiniraju se da bi se emitirali jedan visoki - energetski foton. U slučaju erbijumskog fluorida, to obično uključuje pretvorbu infracrvenog svjetla u vidljivo svjetlo. To je za razliku od češći proces dolje - pretvorbe, gdje je visok - energetski foton podijeljen na dva ili više niskih - energetskih fotona.
Postupak pretvorbe u erbijumu u erbijumskom fluoridu zasnovan je na strukturi energetskog nivoa erbiuma jona (er³⁺). Erbium joni imaju niz diskretnih energetskih nivoa, koji su određeni elektronskim konfiguracijom erbijum atoma. Kad er³⁺ Ion apsorbuje fotona, uzbuđena je iz njenog tla u višu - energetsku uzbuđenu državu. Ako se drugi foton apsorbira prije nego što se ion opušta natrag u zemlju, ion se može dodatno uzbuditi na još veći nivo energije. Na kraju će se ion opustiti na niže energetsku razinu, emitirajući foton s većom energijom (kraća talasna dužina) od apsorbiranih fotona.
Struktura nivoa energije ER³⁺ u erbijum fluoridu
Struktura energetskog nivoa er³⁺ jona u erbijum fluoridom ključna je za razumijevanje procesa pretvorbe - pretvorbe. Zemljište Er³⁺ je ⁴i₁₅ / ₂. Kad er³⁺ apsorbira infracrveni foton s talasnom dužinom od oko 980 nm, uzbuđena je na nivo energije ⁴i₁₁ / ₂. Neki od jona u nivou ⁴i₁₁ / ₂ mogu se zatim opustiti neznatno na nivoi ⁴i₁₃ / ₂.
Ako se drugi 980 - NM foton apsorbira ion u nivou ⁴i₁₁ / ₂ ili ⁴i₁₃ / ₂, ion može biti uzbuđen na veće razine energije kao što su ⁴F₇ / ₂. Sa ⁴F₇ / ₂ nivoa, ion se može opustiti za niže razine energije kroz zračenja, emitiranje fotona u vidljivom regionu. Na primjer, prijelaz iz ⁴F₇ / ₂ na ⁴i₁₅ / ₂ emitira zeleno svjetlo i prijelaze iz ⁴s₃ / ₂ i ⁴f₉ / ₂ na ⁴i₁₅ / ₂ također doprinose zelenoj i crvenoj emisiji.
Ne - Radiativni procesi opuštanja igraju važnu ulogu u mehanizmu pretvorbe - pretvorbe. Ovi procesi uključuju prijenos energije iz uzbuđenog ER³⁺ Iona na rešetke kristacije erbijum fluorida. Učinkovitost ne-radiativnog opuštanja ovisi o fononskoj energiji materijala domaćina. Erbium fluorid ima relativno niske fononske energije, što smanjuje vjerojatnost ne-radijatskog opuštanja i povećava efikasnost gore - pretvorbe.
Mehanizmi gore - pretvorba u erbijum fluorid
Postoji nekoliko mehanizama koji doprinose procesu pretvorbe - u erbijumskom fluoridu:
Zemlja - državna apsorpcija (GSA) i uzbuđena - državna apsorpcija (ESA)
Teren - državna apsorpcija nastaje kada er³⁺ Ion u tlo u tlu apsorbira fotona i uzbuđuje se na viši nivo energije. Kao što je spomenuto ranije, apsorpcija 980 - NM fotona u er³⁺ Ioni u državi ⁴i₁₅ / ₂, na nivou ⁴i₁₁ / ₂ je primjer GSA-e. Uzbuđena - državna apsorpcija se događa kada već uzbuđena ER³⁺ Ion apsorbuje drugi foton i dodatno je uzbuđen na viši nivo energije. Na primjer, ION u ⁴i₁₁ / ₂ ili ₂i₁₃ / ₂ Nivo upijajući Photon 980 - NM za postizanje ⁴F₇ / ₂ je ESA proces.
Prenos energije - pretvorba (ETU)
Prenos energije gore - pretvorba uključuje interakciju između dva uzbuđena er³⁺ jona. Jedan ion prenosi svoju energiju na drugu ion, uzbudljiva druga ion na viši nivo energije dok se prvi jon opušta na niži nivo energije. Na primjer, dva er³⁺ jona u nivou ⁴i₁₃ / ₂ mogu komunicirati putem ETU. Jedan ion prenosi svoju energiju na drugi jon, što je uzrokovao da se drugi ion uzbuđuje na ⁴f₉ / ₂ nivo, dok se prvi ion opušta u zemlju.
Čimbenici koji utječu na efikasnost konverzije
Način pretvorbe - konverzija Erbium fluorida utječe nekoliko faktora:
Doping koncentracija
Koncentracija er³⁺ jona u kristalu erbijum fluorida utječe na efikasnost pretvorbe u gore. Na niskim koncentracijama doping, vjerovatnoća prenosa energije između ER³⁺ jona je niska, a efikasnost pretvorbe gore - ograničena je nedostatkom interakcija između uzbuđenih jona. Kako se koncentracija dopinga povećava, verovatnoća procesa prenosa energije kao što su ETU povećava, što dovodi do povećanja efikasnosti konverzije. Međutim, ako je doping koncentracija previsoka, može doći do gašenja koncentracije. KONCENCIJACIJA KONCENCIJA je proces u kojem su uzbuđeni ervski joni međusobno komuniciraju međusobno, zračivši, smanjujući efikasnost pretvorbe gore.
Materijal domaćina
Izbor domaćina materijala za ER³⁺ jone može značajno utjecati na efikasnost pretvorbe - pretvorbu. Sam erbijum fluorid dobar je materijal domaćina zbog njegove niske fononske energije, što smanjuje ne-radijacioni opuštanje. Ostala rijetka - zemljani fluoridi poputNeodymium fluorid,Ytrium fluorid, iScandium fluoridMože se koristiti i kao materijali domaćina putem CO - Doping sa er³⁺ joni. Ovi materijali domaćina mogu izmijeniti strukturu energetske razine ER³⁺ i utjecati na efikasnost pretvorbe - pretvorbu.
Pobribljenje snage
UPOT - Učinkovitost konverzije ovisi i o uzbuđenoj moći. Na niskim uzbudljivim napajanjem, intenzitet emisije u pretvorbi - linearno se povećava s uzbudljivom energijom. Međutim, na visokim uzbudljivim moćima, proces pretvorbe gore može dostići zasićenost, a intenzitet emisije možda se ne može više povećavati.
Primjene erbium fluorida gore - pretvorba
Nekretnina za pretvorbu - pretvorbu erbijum fluorida ima širok spektar primjene:
Ekran tehnologija
Erbijum fluorid može se koristiti u uređajima za prikaz da pretvori infracrveno svjetlo u vidljivo svjetlo. To može biti posebno korisno u aplikacijama kao što je zaslon za noć - vid, gdje se infracrveno svjetlo može otkriti i pretvoriti u vidljive slike.
Solarne ćelije
U solarnim ćelijama, erbijum fluorid može se koristiti za pretvorbu infracrvenog svjetla, kojim se tradicionalnim solarnim ćelijama ne apsorbira u vidljivom svjetlu. To može povećati ukupnu efikasnost solarnih ćelija koristeći širi spektar sunčeve svjetlosti.
Biološko snimanje
Erbium fluoridni nanočesticle mogu se koristiti kao kontrastni agenti u biološkom snimanjem. Nekretnina gore - pretvorbe omogućava upotrebu u blizini - infracrveno svjetlo za pobudu, što ima bolju dubinu prodora u biološkim tkivima u odnosu na vidljivo svjetlo.
Zaključak
Kao dobavljač erbijumskog fluorida, dobro sam - svjestan potencijala ovog izvanrednog spoja. Sposobnost erbijum-fluorida za postizanje - pretvorba svjetlosti temelji se na jedinstvenoj strukturi energetskog nivoa ER³⁺ jona i različitih mehanizama pretvorbe. Razumijevanjem faktora koji utječu na efikasnost pretvorbe, možemo optimizirati performanse erbijum fluorida u različitim aplikacijama.
Ako ste zainteresirani za istraživanje potencijala erbijumskog fluorida za svoje specifične aplikacije, ohrabrujem vas da posegnete za raspravu o nabavci. Naši visoki - kvalitetni proizvodi za fluoride Erbium mogu pružiti pouzdane i efikasne performanse konverzije.
Reference
- Auzel, F. "Up - pretvorba i anti - stolici procesi s f i d ioni u krutima." Kvalitetne kritike 104, br. 1 (2004): 139 - 173.
- Wang, F. i X. Liu. "UpConversion nanofosfos za male - životinjske slike." Pregledi hemijskog društva 39, br. 1 (2010): 97 - 112.
- Boyer, JC, i dr. "Prenos energije UPConversion u rijetkoj - Zemlji - dopirani materijali." Časopis za luminescence 129, br. 3 (2009): 240 - 246.