In this work, we report on the determination of the infrared Yb3+ → Tm3+ energy transfer efficiency in YF3:Yb3+/Tm3+ nanocrystals through the study of Yb3+ dynamics. The obtained results are compared to those previously reported in macrocrystals to analyze possible changes related to size reduction. Luminescence lifetimes are much shorter in the nanoparticles than in bulk samples, a behavior that can be related to Yb3+ → Yb3+ migration and the enhanced surface/volume ratio of the nanoparticles. On the other hand, Yb3+ → Tm3+ energy transfer macroparameter remains unaltered, demonstrating that spectroscopic intrinsic parameters such as radiative and non-radiative probabilities are not affected by size reduction. Finally, a formula that describes Yb3+ lifetime dependence with Yb3+ and Tm3+ concentration is proposed, considering both the effects produced by migration between Yb3+ ions and energy transfer from Yb3+ to Tm3+ ions.
REFERENCES
1.
A.
Rapaport
, J.
Milliez
, M.
Bass
, A.
Cassanho
, and H.
Jenssen
, J. Disp. Technol.
2
, 68
(2006
).2.
E.
Downing
, L.
Hesselink
, J.
Ralston
, and R.
Macfarlane
, Science
273
, 1185
(1996
).3.
L. F.
Johnson
and A. A.
Ballman
, J. Appl. Phys.
40
, 297
(1969
).4.
T.
Hebert
, R.
Wannemacher
, R. M.
Macfarlane
, and W.
Lenth
, Appl. Phys. Lett.
60
, 2592
(1992
).5.
R.
Scheps
, Prog. Quantum Electron.
20
, 271
(1996
).6.
S. F.
Lim
, R.
Riehn
, W. S.
Ryu
, N.
Khanarian
, C.-K.
Tung
, D.
Tank
, and R. H.
Austin
, Nano Lett.
6
, 169
(2006
).7.
D. K.
Chatterjee
, A. J.
Rufaihah
, and Y.
Zhang
, Biomaterials
29
, 937
(2008
).8.
Z.
Tian
, G. Y.
Chen
, X.
Li
, H. J.
Liang
, Y. S.
Li
, Z. G.
Zhang
, and Y.
Tian
, Lasers Med. Sci.
25
, 479
(2010
).9.
M.
Gu
, Advanced Optical Imaging Theory, Optical Sciences
(Springer-Verlag
, Berlín
, 2000
).10.
F.
Wang
, W. B.
Tan
, Y.
Zhang
, X. P.
Fan
, and M. Q.
Wang
, Nanotechnology
17
, R1
–R13
(2006
).11.
L. M.
Maestro
, E. M.
Rodríguez
, F.
Vetrone
, R.
Naccache
, H. L.
Ramírez
, D.
Jaque
, J. A.
Capobianco
, and J.
García Solé
, Opt. Express
18
, 23544
(2010
).12.
N. N.
Dong
, M.
Pedroni
, F.
Piccinelli
, G.
Conti
, A.
Sbarbati
, J. E.
Ramírez-Hernández
, L. M.
Maestro
, M. C.
Iglesias-de la Cruz
, F.
Sanz-Rodríguez
, A.
Juarranz
, F.
Chen
, F.
Vetrone
, J. A.
Capobianco
, J. G.
Solé
, M.
Bettinelli
, D.
Jaque
, and A.
Speghini
, ACS Nano
5
, 8665
(2011
).13.
G. F.
Wang
, W. P.
Qin
, L. L.
Wang
, G. D.
Wei
, P.
Zhu
, D. S.
Zhang
, and F. H.
Ding
, J. Rare Earths
27
, 330
(2009
).14.
C. Y.
Cao
, W. P.
Qin
, J. S.
Zhang
, Y.
Wang
, P.
Zhu
, G. F.
Wang
, G. D.
Wei
, L. L.
Wang
, and L. Z.
Jin
, J. Fluorine Chem.
129
, 204
(2008
).15.
M.
Quintanilla
, N. O.
Núñez
, E.
Cantelar
, M.
Ocaña
, and F.
Cussó
, Nanoscale
3
, 1046
(2011
).16.
G.
De
, W. P.
Qin
, J. S.
Zhang
, J. S.
Zhang
, Y.
Wang
, C. Y.
Cao
, and Y.
Cui
, J. Lumin.
122–123
, 128
(2007
).17.
D. Q.
Chen
, Y. S.
Wang
, Y. L.
Yu
, and P.
Huang
, Appl. Phys. Lett.
91
, 051920
(2007
).18.
G. F.
Wang
, W. P.
Qin
, G. D.
Wei
, L. L.
Wang
, P.
Zhu
, R. J.
Kim
, D. S.
Zhang
, F. H.
Ding
, and K. Z.
Zheng
, J. Fluorine Chem.
130
, 158
(2009
).19.
S.
Schietinger
, L. S.
Menezes
, B.
Lauritzen
, and O.
Benson
, Nano Lett.
9
, 2477
(2009
).20.
J.
Shan
, M.
Uddi
, R.
Wei
, N.
Yao
, and Y. G.
Ju
, J. Phys. Chem. C
114
, 2452
(2010
).21.
S. F.
Lim
, W. S.
Ryu
, and R. H.
Austin
, Opt. Express
18
, 2309
(2010
).22.
G. K.
Liu
, H. Z.
Zhuang
, and X. Y.
Chen
, Nano Lett.
2
, 535
(2002
).23.
G. K.
Liu
, X. Y.
Chen
, H. Z.
Zhuang
, S.
Li
, and R. S.
Niedbala
, J. Solid State Chem.
171
, 123
(2003
).24.
X. Y.
Chen
, H. Z.
Zhuang
, G. K.
Liu
, S.
Li
, and R. S.
Niedbala
, J. Appl. Phys.
94
, 5559
(2003
).25.
N. O.
Núñez
and M.
Ocaña
, Nanotechnology
18
, 455606
(2007
).26.
N. O.
Núñez
, M.
Quintanilla
, E.
Cantelar
, F.
Cussó
, and M.
Ocaña
, J. Nanopart. Res.
12
, 2553
(2010
).27.
F. W.
Ostermayer
, J. P.
van der Ziel
, H. M.
Marcos
, L. G.
van Uitert
, and J. E.
Geusic
, Phys. Rev. B
3
, 2698
(1971
).28.
29.
S.
Heer
, K.
Kömpe
, H.-U.
Güdel
, and M.
Haase
, Adv. Mater.
16
, 2102
(2004
).30.
J. F.
Suyver
, J.
Grimm
, M. K.
van Veen
, D.
Biner
, K. W.
Krämer
, and H. U.
Güdel
, J. Lumin.
117
, 1
(2006
).31.
G. F.
Wang
, W. P.
Qin
, L. L.
Wang
, G. D.
Wei
, P.
Zhu
, and R. J.
Kim
, Opt. Express
16
, 11907
(2008
).32.
Y.
Mita
, T.
Ide
, M.
Togashi
, and H.
Yamamoto
, J. Appl. Phys.
85
, 4160
(1999
).33.
M. J.
Weber
, Phys. Rev. B
4
, 2932
(1971
).34.
J. W.
Stouwdam
, G. A.
Hebbink
, J.
Huskens
, and F. C. J. M.
van Veggel
, Chem. Mater.
15
, 4604
(2003
).35.
M.
Inokuti
and F.
Hirayama
, J. Chem. Phys.
43
, 1978
(1965
).36.
M.
Yokota
and O.
Tanimoto
, J. Phys. Soc. Jpn.
22
, 779
(1967
).37.
B. M.
Tissue
and B.
Bihari
, J. Fluoresc.
8
, 289
(1998
).38.
X. X.
Cui
, J. B.
She
, C.
Gao
, K.
Cui
, C. Q.
Hou
, W.
Wei
, and B.
Peng
, Chem. Phys. Lett.
494
, 60
(2010
).39.
T. T.
Basiev
and N. A.
Glushkov
, Opt. Mater.
32
, 1642
(2010
).40.
N. A.
Glushkov
, T. T.
Basiev
, and I. T.
Basieva
, JETP Lett.
93
, 697
(2011
).41.
B.
Di Bartolo
, in Energy Transfer Processes in Condensed Matter
, edited by B.
Di Bartolo
(Plenum Press
, New York
, 1983
), p. 156
.42.
C.
Wyss
, W.
Lüthy
, H. P.
Weber
, P.
Rogin
, and J.
Hulliger
, Opt. Commun.
144
, 31
(1997
).43.
D. F.
de Sousa
and L. A. O.
Nunes
, Phys. Rev. B
66
, 024207
(2002
).44.
T.
Kushida
, J. Phys. Soc. Jpn.
34
, 1318
(1973
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
