Abstract

Under 980nm excitation, Eu3+Tm3+Yb3+ tri-doped YF3 nanocrystals emitted ultraviolet and visible fluorescence. Besides the upconversion emissions from Tm3+ ions, not only were the unusual D25F37, D35FJ7 emissions of Eu3+ observed, but also the ultraviolet upconversion luminescence of Eu3+ from H375, G265, L65F07 transitions were recorded. This unique optical property was attributed to the bridging function of Tm3+ ions in populating high-energy states of Eu3+ ions.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. F. Wang, W. P. Qin, J. S. Zhang, J. S. Zhang, Y. Wang, C. Y. Cao, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Mater. 31, 296 (2008).
    [CrossRef]
  2. C. Y. Cao, W. P. Qin, J. S. Zhang, Y. Wang, P. F. Zhu, G. D. Wei, G. F. Wang, R. J. Kim, and L. L. Wang, Opt. Lett. 33, 857 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. W. P. Qin, C. Y. Cao, L. L. Wang, J. S. Zhang, D. S. Zhang, K. Z. Zheng, Y. Wang, G. D. Wei, G. F. Wang, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Lett. 33, 2167 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. F. Wang and X. G. Liu, Chem. Soc. Rev. 38, 976 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. K. Hanaoka, K. Kikuchi, S. Kobayashi, and T. Nagano, J. Am. Chem. Soc. 129, 13502 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. F. Auzel, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 104, 139 (2004).
  8. G. H. Dieke and H. M. Crosswhite, Appl. Opt. 2, 675 (1963).
    [CrossRef]
  9. Y. Dwivedi, S. N. Thakur, and S. B. Rai, Appl. Phys. B 89, 45 (2007).
    [CrossRef]
  10. G. S. Maciel, A. Biswas, and P. N. Prasad, Opt. Commun. 178, 65-69 (2000).
    [CrossRef]
  11. V. Jubera, A. Garcia, J. P. Chaminade, F. Guillen, J. Sablayrolles, and C. Fouassier, J. Lumin. 124, 10 (2007).
    [CrossRef]
  12. H. Wang, C.-k. Duan, and P. A. Tanner, J. Phys. Chem. C. 112, 16651 (2008).
    [CrossRef]
  13. G. F. Wang, W. P. Qin, Y. Xu, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. J. Kim, J. Fluorine Chem. 129, 1110 (2008).
    [CrossRef]
  14. L. G. DeShazer and G. H. Dieke, J. Chem. Phys. 38, 2190 (1963).
    [CrossRef]
  15. G. F. Wang, W. P. Qin, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. J. Kim, Opt. Express 16, 11907 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  16. M. Pollnau, D. R. Gamelin, S. R. Luthi, H. U. Gudel, and M. P. Hehlen, Phys. Rev. B 61, 3337 (2000).
    [CrossRef]

2009 (1)

F. Wang and X. G. Liu, Chem. Soc. Rev. 38, 976 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

2008 (6)

G. F. Wang, W. P. Qin, J. S. Zhang, J. S. Zhang, Y. Wang, C. Y. Cao, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Mater. 31, 296 (2008).
[CrossRef]

C. Y. Cao, W. P. Qin, J. S. Zhang, Y. Wang, P. F. Zhu, G. D. Wei, G. F. Wang, R. J. Kim, and L. L. Wang, Opt. Lett. 33, 857 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

W. P. Qin, C. Y. Cao, L. L. Wang, J. S. Zhang, D. S. Zhang, K. Z. Zheng, Y. Wang, G. D. Wei, G. F. Wang, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Lett. 33, 2167 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

H. Wang, C.-k. Duan, and P. A. Tanner, J. Phys. Chem. C. 112, 16651 (2008).
[CrossRef]

G. F. Wang, W. P. Qin, Y. Xu, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. J. Kim, J. Fluorine Chem. 129, 1110 (2008).
[CrossRef]

G. F. Wang, W. P. Qin, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. J. Kim, Opt. Express 16, 11907 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007 (3)

V. Jubera, A. Garcia, J. P. Chaminade, F. Guillen, J. Sablayrolles, and C. Fouassier, J. Lumin. 124, 10 (2007).
[CrossRef]

K. Hanaoka, K. Kikuchi, S. Kobayashi, and T. Nagano, J. Am. Chem. Soc. 129, 13502 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Dwivedi, S. N. Thakur, and S. B. Rai, Appl. Phys. B 89, 45 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2004 (1)

F. Auzel, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 104, 139 (2004).

2000 (2)

G. S. Maciel, A. Biswas, and P. N. Prasad, Opt. Commun. 178, 65-69 (2000).
[CrossRef]

M. Pollnau, D. R. Gamelin, S. R. Luthi, H. U. Gudel, and M. P. Hehlen, Phys. Rev. B 61, 3337 (2000).
[CrossRef]

1963 (2)

L. G. DeShazer and G. H. Dieke, J. Chem. Phys. 38, 2190 (1963).
[CrossRef]

G. H. Dieke and H. M. Crosswhite, Appl. Opt. 2, 675 (1963).
[CrossRef]

Austin, R. H.

S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Auzel, F.

F. Auzel, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 104, 139 (2004).

Biswas, A.

G. S. Maciel, A. Biswas, and P. N. Prasad, Opt. Commun. 178, 65-69 (2000).
[CrossRef]

Cao, C. Y.

Chaminade, J. P.

V. Jubera, A. Garcia, J. P. Chaminade, F. Guillen, J. Sablayrolles, and C. Fouassier, J. Lumin. 124, 10 (2007).
[CrossRef]

Crosswhite, H. M.

DeShazer, L. G.

L. G. DeShazer and G. H. Dieke, J. Chem. Phys. 38, 2190 (1963).
[CrossRef]

Dieke, G. H.

L. G. DeShazer and G. H. Dieke, J. Chem. Phys. 38, 2190 (1963).
[CrossRef]

G. H. Dieke and H. M. Crosswhite, Appl. Opt. 2, 675 (1963).
[CrossRef]

Duan, C.-k.

H. Wang, C.-k. Duan, and P. A. Tanner, J. Phys. Chem. C. 112, 16651 (2008).
[CrossRef]

Dwivedi, Y.

Y. Dwivedi, S. N. Thakur, and S. B. Rai, Appl. Phys. B 89, 45 (2007).
[CrossRef]

Fouassier, C.

V. Jubera, A. Garcia, J. P. Chaminade, F. Guillen, J. Sablayrolles, and C. Fouassier, J. Lumin. 124, 10 (2007).
[CrossRef]

Gamelin, D. R.

M. Pollnau, D. R. Gamelin, S. R. Luthi, H. U. Gudel, and M. P. Hehlen, Phys. Rev. B 61, 3337 (2000).
[CrossRef]

Garcia, A.

V. Jubera, A. Garcia, J. P. Chaminade, F. Guillen, J. Sablayrolles, and C. Fouassier, J. Lumin. 124, 10 (2007).
[CrossRef]

Gudel, H. U.

M. Pollnau, D. R. Gamelin, S. R. Luthi, H. U. Gudel, and M. P. Hehlen, Phys. Rev. B 61, 3337 (2000).
[CrossRef]

Guillen, F.

V. Jubera, A. Garcia, J. P. Chaminade, F. Guillen, J. Sablayrolles, and C. Fouassier, J. Lumin. 124, 10 (2007).
[CrossRef]

Hanaoka, K.

K. Hanaoka, K. Kikuchi, S. Kobayashi, and T. Nagano, J. Am. Chem. Soc. 129, 13502 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Hehlen, M. P.

M. Pollnau, D. R. Gamelin, S. R. Luthi, H. U. Gudel, and M. P. Hehlen, Phys. Rev. B 61, 3337 (2000).
[CrossRef]

Jubera, V.

V. Jubera, A. Garcia, J. P. Chaminade, F. Guillen, J. Sablayrolles, and C. Fouassier, J. Lumin. 124, 10 (2007).
[CrossRef]

Khanarian, N.

S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Kikuchi, K.

K. Hanaoka, K. Kikuchi, S. Kobayashi, and T. Nagano, J. Am. Chem. Soc. 129, 13502 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Kim, R.

W. P. Qin, C. Y. Cao, L. L. Wang, J. S. Zhang, D. S. Zhang, K. Z. Zheng, Y. Wang, G. D. Wei, G. F. Wang, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Lett. 33, 2167 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

G. F. Wang, W. P. Qin, J. S. Zhang, J. S. Zhang, Y. Wang, C. Y. Cao, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Mater. 31, 296 (2008).
[CrossRef]

Kim, R. J.

Kobayashi, S.

K. Hanaoka, K. Kikuchi, S. Kobayashi, and T. Nagano, J. Am. Chem. Soc. 129, 13502 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Lim, S. F.

S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Liu, X. G.

F. Wang and X. G. Liu, Chem. Soc. Rev. 38, 976 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Luthi, S. R.

M. Pollnau, D. R. Gamelin, S. R. Luthi, H. U. Gudel, and M. P. Hehlen, Phys. Rev. B 61, 3337 (2000).
[CrossRef]

Maciel, G. S.

G. S. Maciel, A. Biswas, and P. N. Prasad, Opt. Commun. 178, 65-69 (2000).
[CrossRef]

Nagano, T.

K. Hanaoka, K. Kikuchi, S. Kobayashi, and T. Nagano, J. Am. Chem. Soc. 129, 13502 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Pollnau, M.

M. Pollnau, D. R. Gamelin, S. R. Luthi, H. U. Gudel, and M. P. Hehlen, Phys. Rev. B 61, 3337 (2000).
[CrossRef]

Prasad, P. N.

G. S. Maciel, A. Biswas, and P. N. Prasad, Opt. Commun. 178, 65-69 (2000).
[CrossRef]

Qin, W. P.

Rai, S. B.

Y. Dwivedi, S. N. Thakur, and S. B. Rai, Appl. Phys. B 89, 45 (2007).
[CrossRef]

Riehn, R.

S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Ryu, W. S.

S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Sablayrolles, J.

V. Jubera, A. Garcia, J. P. Chaminade, F. Guillen, J. Sablayrolles, and C. Fouassier, J. Lumin. 124, 10 (2007).
[CrossRef]

Tank, D.

S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Tanner, P. A.

H. Wang, C.-k. Duan, and P. A. Tanner, J. Phys. Chem. C. 112, 16651 (2008).
[CrossRef]

Thakur, S. N.

Y. Dwivedi, S. N. Thakur, and S. B. Rai, Appl. Phys. B 89, 45 (2007).
[CrossRef]

Tung, C. K.

S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Wang, F.

F. Wang and X. G. Liu, Chem. Soc. Rev. 38, 976 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Wang, G. F.

Wang, H.

H. Wang, C.-k. Duan, and P. A. Tanner, J. Phys. Chem. C. 112, 16651 (2008).
[CrossRef]

Wang, L. L.

Wang, Y.

Wei, G. D.

Xu, Y.

G. F. Wang, W. P. Qin, Y. Xu, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. J. Kim, J. Fluorine Chem. 129, 1110 (2008).
[CrossRef]

Zhang, D. S.

Zhang, J. S.

W. P. Qin, C. Y. Cao, L. L. Wang, J. S. Zhang, D. S. Zhang, K. Z. Zheng, Y. Wang, G. D. Wei, G. F. Wang, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Lett. 33, 2167 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

C. Y. Cao, W. P. Qin, J. S. Zhang, Y. Wang, P. F. Zhu, G. D. Wei, G. F. Wang, R. J. Kim, and L. L. Wang, Opt. Lett. 33, 857 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

G. F. Wang, W. P. Qin, J. S. Zhang, J. S. Zhang, Y. Wang, C. Y. Cao, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Mater. 31, 296 (2008).
[CrossRef]

G. F. Wang, W. P. Qin, J. S. Zhang, J. S. Zhang, Y. Wang, C. Y. Cao, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Mater. 31, 296 (2008).
[CrossRef]

Zheng, K. Z.

Zhu, P. F.

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. B (1)

Y. Dwivedi, S. N. Thakur, and S. B. Rai, Appl. Phys. B 89, 45 (2007).
[CrossRef]

Chem. Rev. (Washington, D.C.) (1)

F. Auzel, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 104, 139 (2004).

Chem. Soc. Rev. (1)

F. Wang and X. G. Liu, Chem. Soc. Rev. 38, 976 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

J. Am. Chem. Soc. (1)

K. Hanaoka, K. Kikuchi, S. Kobayashi, and T. Nagano, J. Am. Chem. Soc. 129, 13502 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

J. Chem. Phys. (1)

L. G. DeShazer and G. H. Dieke, J. Chem. Phys. 38, 2190 (1963).
[CrossRef]

J. Fluorine Chem. (1)

G. F. Wang, W. P. Qin, Y. Xu, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. J. Kim, J. Fluorine Chem. 129, 1110 (2008).
[CrossRef]

J. Lumin. (1)

V. Jubera, A. Garcia, J. P. Chaminade, F. Guillen, J. Sablayrolles, and C. Fouassier, J. Lumin. 124, 10 (2007).
[CrossRef]

J. Phys. Chem. C. (1)

H. Wang, C.-k. Duan, and P. A. Tanner, J. Phys. Chem. C. 112, 16651 (2008).
[CrossRef]

Nano Lett. (1)

S. F. Lim, R. Riehn, W. S. Ryu, N. Khanarian, C. K. Tung, D. Tank, and R. H. Austin, Nano Lett. 6, 169 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Commun. (1)

G. S. Maciel, A. Biswas, and P. N. Prasad, Opt. Commun. 178, 65-69 (2000).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (2)

Opt. Mater. (1)

G. F. Wang, W. P. Qin, J. S. Zhang, J. S. Zhang, Y. Wang, C. Y. Cao, L. L. Wang, G. D. Wei, P. F. Zhu, and R. Kim, Opt. Mater. 31, 296 (2008).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

M. Pollnau, D. R. Gamelin, S. R. Luthi, H. U. Gudel, and M. P. Hehlen, Phys. Rev. B 61, 3337 (2000).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

a, Typical TEM images and b, XRD patterns of Y F 3 : 20 % Yb 3 + , 5 % Eu 3 + , 0.5 % Tm 3 + NCs.

Fig. 2
Fig. 2

a, Typical UCL spectra of Eu 3 + in Y F 3 : 20 % Yb 3 + , 5 % Eu 3 + , 0.5 % Tm 3 + NCs under 980 nm excitation. b, UCL spectra of Tm 3 + in Y F 3 : 20 % Yb 3 + , 5 % Eu 3 + , 0.5 % Tm 3 + and Y F 3 :20% Yb, 0.5% Tm NCs recorded at the same conditions.

Fig. 3
Fig. 3

a, Energy level diagrams of Eu 3 + , Yb 3 + , and Tm 3 + ions and possible UC population and emission processes. b, Time-dependent emission profile of H 3 7 5 , G 2 6 5 , L 6 5 levels of Eu 3 + in Y F 3 : 20 % Yb 3 + , 5 % Eu 3 + , 0.5 % Tm 3 + NCs under 953.6 nm excitation. The decay parts can be fitted into a single-exponential function as I = I 0 exp ( t τ ) ( I 0 is the initial emission intensity at t = 0 , and τ is the lifetime of the emission center).

Fig. 4
Fig. 4

Excitation power dependence of UCL of Y F 3 : 20 % Yb 3 + , 5 % Eu 3 + , 0.5 % Tm 3 + NCs.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Average Lifetimes of the Emission Levels of Eu 3 + Calculated from the Time-Dependent Emission Profiles

Metrics