稀土掺杂TiO2纳米晶敏化发光和上转换发光示意图
稀土离子和半导体纳米晶（或量子点）本身都是很好的发光材料，稀土离子和半导体纳米晶（或量子点）本身都是很好的发光材料，二者的有效结合能否生出新型高效发光或激光器件一直是国内外学者关注的科学问题。效结合能否生出新型高效发光或激光器件一直是国内外学者关注的科学问题。与绝缘体纳米晶相比，半导体纳米晶的激子玻尔半径要大得多，与绝缘体纳米晶相比，半导体纳米晶的激子玻尔半径要大得多，因此量子限域效应对掺杂半导体纳米晶发光性能的影响变得很显著，效应对掺杂半导体纳米晶发光性能的影响变得很显著，从而有可能通过尺寸调控来设计一些具有新颖光电性能的发光材料。控来设计一些具有新颖光电性能的发光材料。同时由于稀土离子和基质阳离子的离子半径差异大，电荷不匹配，的离子半径差异大，电荷不匹配，三价稀土离子一般很难以替代晶格位置的形纳米晶中。目前，式掺入半导体（式掺入半导体（如Z
O和TiO2）纳米晶中。目前，国内外研究结果大都只能得到稀土在半导体纳米晶表面或近表面的弱发光。到稀土在半导体纳米晶表面或近表面的弱发光。如何实现稀土离子的体相掺杂是目前这类材料面临应用的瓶颈，也是制备新材料面临的挑战。是目前这类材料面临应用的瓶颈，也是制备新材料面临的挑战。计划、国家自然科学基金、中科院“百人计划”在科技部863和973计划、国家自然科学基金、中科院“百人计划”、福建省杰青项目等支持下，省杰青项目等支持下，中科院福建物质结构研究所中科院光电材料化学与物理重点实验室陈学元研究员课题组在稀土掺杂半导体纳米晶研究方面取得新进重点实验室陈学元研究员课题组在稀土掺杂半导体纳米晶研究方面取得新进该研究小组采用一种巧妙的技术路线，成功实现了稀土离子在展。该研究小组采用一种巧妙的技术路线，成功实现了稀土离子在TiO2纳米晶中的体相掺杂，中的体相掺杂，在锐钛矿型TiO2球状多晶聚集体中观测到稀土离子的尖锐强发通过低温高分辨荧光光谱实验对辨荧光光谱实验，光。通过低温高分辨荧光光谱实验，Er3在TiO2纳米晶中的局域电子结构和晶体场能级进行了系统的分析和计算，体场能级进行了系统的分析和计算，首次实验确定了占据单一格位的Er3在锐钛中的全部晶体场参数。矿TiO2中的全部晶体场参数。这些结果对于研究其它稀土离子在二氧化钛半导体纳米晶中的光谱性能以及局域结构等有重要意义。Small（及局域结构等有重要意r