《Journal of Luminescence》：Plasmon-assisted upconversion thermometry in Er3+–Yb3+ co-doped Bi
2O
3-GeO
2 glasses containing silver nanoparticles
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本研究开发Er3?-Yb3?共掺杂BGO玻璃基光学温度计，通过Ag-NPs增强绿光上转换，实现300-400K范围内灵敏度提升52%，相对灵敏度稳定，适用于动态环境远程测温。
阿尔伯特·S·雷纳（Albert S. Reyna）|若昂·L·帕索斯（Jo?o L. Passos）|杰斐逊·M·B·利马（Jefferson M.B. Lima）|阿加博·P·马加良伊斯（Agabo P. Magalh?es）|丹尼尔·K·库马达（Daniel K. Kumada）|拉斐尔·A·德奥利维拉（Rafael A. de Oliveira）|韦利顿·S·马丁斯（Weliton S. Martins）|卢西亚娜·R·P·卡萨布（Luciana R.P. Kassab）
佩尔南布科联邦农村大学（Universidade Federal Rural de Pernambuco）卡波-德桑托阿戈斯蒂尼奥分校（Cabo de Santo Agostinho）学术单位，巴西佩尔南布科州卡波-德桑托阿戈斯蒂尼奥，邮编54518-430
摘要
我们报告了一种基于Er3+–Yb3+共掺杂的Bi2O3-GeO2（BGO）玻璃的光学温度计的研制，该玻璃含有银纳米颗粒（Ag-NPs），在980纳米的激发下工作。Yb3+向Er3+的能量转移以及等离子体对局部光学环境的改变化共同作用，显著增强了绿色上转换发光。温度依赖性测量表明，Ag-NPs不仅补偿了热淬灭效应，还将绝对温度测量灵敏度提高了约52%，远超以往的研究结果。相比之下，所有样品的相对灵敏度保持不变，这证实了其仅依赖于玻尔兹曼分布，从而确保了校准的稳定性。我们的研究结果突显了Yb3+共掺杂和等离子体工程在实现300–400 K范围内高效且可调的比率温度测量中的双重作用。总体而言，经过Ag-NPs改性的BGO玻璃成为热动态环境中远程光学温度传感的多功能高性能平台。
章节摘录
引言
对精确且非接触式温度传感技术的需求不断增加，推动了光学温度计系统的发展，这些系统利用了发光特性（如强度、寿命和发射比率）对温度的依赖性，这些特性源于电子能级间的非辐射跃迁和种群重新分布[1]。在传统温度计不适用的环境中（例如微电子领域），这些系统尤为有用。
样品制备、形态学和光学表征
玻璃样品采用传统的熔融淬火技术制备。基础组成为58.4 wt%的GeO2和41.6 wt%的Bi2O3（BGO），Er2O3和Yb2O3的掺杂浓度分别为0.5 wt% Er2O3–0.5 wt% Yb2O3（0.5Er–0.5Yb）和0.5 wt% Er2O3–1.0 wt% Yb2O3（0.5Er–1.0Yb）。还制备了一个不含Yb2O3的样品作为参考。为了研究金属纳米颗粒的作用，额外批次中加入了0.05 wt%的AgNO3。
结果与讨论
图1展示了掺杂0.5Er和共掺杂0.5Er–0.5Yb的BGO玻璃的吸收光谱和上转换发射光谱，以及相应的能级图，突出了在980纳米激发下的主要跃迁路径。如图1(a)所示，观察到了多个明确的吸收带，这些吸收带对应于Er3+离子从基态（4I15/2）到更高激发态的4f内跃迁。
结论
总结来说，我们系统研究了Yb3+共掺杂和Ag-NPs掺入对掺杂Er3+离子的BGO玻璃的上转换发光和光学温度测量性能的影响。吸收和发射分析证实了Yb3+在980纳米激发下的敏化作用，而Ag-NPs的掺入通过LSP介导的局部光子环境改变化，显著增强了绿色发射。
CRediT作者贡献声明
阿加博·P·马加良伊斯（Agabo P. Magalh?es）：研究、数据分析。
杰斐逊·M·B·利马（Jefferson M. B. Lima）：验证、研究、数据分析。
丹尼尔·K·库马达（Daniel K. Kumada）：资源获取、方法论研究。
韦利顿·S·马丁斯（Weliton S. Martins）：撰写、审稿与编辑、监督、资源协调。
拉斐尔·A·德奥利维拉（Rafael A. de Oliveira）：撰写、审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理和资金申请、概念构思。
若昂·L.（Jo?o L.）：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了巴西国家科学技术发展委员会（Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico，CNPq - 项目编号：309427/2023-1、305745/2023-9）和光子学研究所（INCT de Fot?nica - 项目编号：409174-2024-6）、研究项目资助机构（Financiadora de Estudos e Projetos，FINEP - 项目编号：01.23.0078.00/0310/22）、佩尔南布科州科学技术支持基金会（Funda??o de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco，FACEPE）以及高等教育人员培训协调委员会（Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de Nível Superior，CAPES）的支持。
