近红外双模式光学测温技术：Yb3+/Er3+共掺杂NaYF4荧光粉的温度驱动发光特性及其应用研究

（编辑推荐）本文通过微波辅助燃烧法合成Yb3+/Er3+共掺杂NaYF4荧光粉，首次报道其多晶相结构对温度传感性能的增强作用。研究结合荧光强度比（FIR）和CIE色度坐标双模式测温技术，实现1.26%K?1的高灵敏度，为生物医学检测、工业监测等领域提供新型光学温度传感器解决方案。

　　

亮点

本研究首次采用微波辅助燃烧技术制备多晶相NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺荧光粉，其独特的六方/立方混合相结构展现出优于单晶相材料的温度敏感性。通过调控Er³⁺掺杂浓度（0.1-0.9 mol%），在522/546 nm（²H_11/2→⁴I_15/2与⁴S_3/2→⁴I_15/2跃迁）实现热耦合能级(TCL)测温，同时在659 nm（⁴F_9/2→⁴I_15/2）建立非热耦合能级(NTCL)参比通道，形成自校准双模式传感体系。

材料合成

实验以Er₂O₃、Yb₂O₃和NH₄F为原料，通过尿素燃烧剂引发微波反应。关键创新在于：1）多晶相结构增加晶格缺陷位点，增强温度响应；2）3 mol% Yb³⁺作为"能量天线"大幅提升980 nm激发下的上转换效率；3）微量Er³⁺掺杂（0.5 mol%最优）减少发光猝灭中心。

表征方法

采用X射线衍射(XRD)确认多晶相特征峰（立方相JCPDS#77-2042与六方相JCPDS#16-0334共存）。扫描电镜(SEM)显示2-5 μm类球形颗粒，元素分布图(EDX)证实Yb/Er均匀掺杂。紫外测试获得4.92 eV光学带隙，为近红外测温提供宽窗口。

结论

该荧光粉在303-573 K区间呈现：1）TCL模式灵敏度1.08%K^?1；2）NTCL模式灵敏度1.26%K^?1；3）色度坐标模式0.11%K^?1。其多晶相协同效应和双模式校准机制，为活体温度成像、微环境监测等生物医学应用提供新思路。