Synthesis and Optical Properties of KYF₄/Yb, Er Nanocrystals, and their Surface Modification with Undoped KYF₄

Abstract

KYF4/Yb3+, Er3+ nanocrystals with a mean diameter of approximately 13 nm were synthesized at 200 °C in the high boiling organic solvent N‐(2‐hydroxyethyl)ethylenediamine (HEEDA). The particles crystallize in the cubic phase known from α‐NaYF4 and form transparent colloidal solutions in tetraethylene glycol (TEG) or propanol. Solutions containing 1 wt % of the nanocrystals in TEG display visible upconversion emission upon continuous wave (CW) excitation at 978 nm. Growing undoped KYF4 on the surface of the KYF4/Yb3+, Er3+ nanocrystals increases the upconversion efficiency by more than a factor of 20. The XRD data of these particles, display a slight increase in the mean particle size from 13 to 15.5 nm, indicating that only a part of the subsequently added KYF4 shell material is deposited onto the particle surface. Nevertheless the performed surface modification obviously leads to core/shell structured particles.

Large Enhancement of Upconversion Luminescence of NaYF4:Yb3+/Er3+ Nanocrystal by 3D Plasmonic Nano‐Antennas

“…[ 12 ] In this trend, many researches have been focused on optimizing the host materials, and signifi cant signal improvments have been reported via different approaches, such as tuning the size of host particles, depressing unwanted phonon effects, and reducing the quenching induced by surface effects. [13][14][15][16][17] Meanwhile, another line of research has been focused on improving the light collection effi ciency of the lanthanide ions with sensitizers, a material exhibiting strong light aborption at the wavelengths which match the intermediate energy levels of the upconverting lanthanide ions. Today, one of the most effi cient lanthanide-ion-based UCL materials is the Er 3 + doped hexagonal phase NaYF 4 crystal sensitized by Yb 3 + ions (i.e., the Yb 3 + ions collect the pumping light and trasfer the energy to Er 3 + ions, which then upconvert photon enery via the lone-lived ladder-form energy levels).…”

One-pot synthesis and strong near-infrared upconversion luminescence of poly(acrylic acid)-functionalized YF3:Yb3+/Er3+ nanocrystals

“…In order to increase the optical efficiency of doped nanocrystals, a shell of pure host material has been grown around the core particles to separate the lightemitting ions (Er 3+ or Tm 3+ ) from solvent molecules and ligands on the nanoparticle surface [27,28]. Although the existence of high vibrational frequencies resulting from organic surfactants coated on the particle surface will decrease the upconversion emission efficiency, this can sometimes be used to tune the upconversion emission color (green-to-red ratio) [27].…”

Nanopartikel für die Aufwärtskonversion

“…13 nm, das über die HEEDA-Route hergestellt wurde. [214] Die Nanokristalle zeigten eine geringe Lumineszenzeffizienz, die aber signifikant durch eine Umhüllung mit undotiertem Material verbessert werden konnte (siehe Abschnitt 3.4.1).…”

“…[59,69,175,214,228,259,411,416] [59,214,259,411] Die ermittelten Intensitätsverhältnisse zwischen Referenz und nanopartikulären UC-Leuchtstoffproben zeigen eine starke Abhängigkeit von der Laserleistung, dem Zustand und der Größe der Nanopartikel und bewegen sich im Bereich von 100 bis 150 000. [59,214,259,411] -Nanopartikeln bestimmt; abhängig von der Partikelgröße wurden Werte von 0.005 bis 0.3 ermittelt. [416] 3.4.1.…”

“…Üblicherweise wird aus einer Steigerung der durchschnittlichen Partikelgröße bei gleichzeitiger Erhöhung der Lumineszenzeffizienz auf die erfolgreiche Anlagerung von undotiertem Material an die Oberfläche des dotierten Primärpartikels geschlossen. [192,214] Alternativ wurde die Gitterplatz-selektive Spektroskopie genutzt, um zum einen Dotierungsatome auf Kristallgitterplätzen an der Partikeloberflä-che zu identifizieren und zum anderen nachzuweisen, dass diese Plätze nach der Ablagerung von undotiertem Material zu innenliegenden Gitterplätzen werden. [422] Sofern Kern und Hülle bei der Elektronenmikroskopie unterschiedliche Kontraste aufweisen, wie es z.…”