稀土離子和半導體(ti) 納米晶（或量子點）本身都是很好的發光材料，二者的有效結合能否生出新型高效發光或激光器件一直是國內(nei) 外學者關(guan) 注的科學問題。與(yu) 絕緣體(ti) 納米晶相比，半導體(ti) 納米晶的激子玻爾半徑要大得多，因此量子限域效應對摻雜半導體(ti) 納米晶發光性能的影響變得很顯著，從(cong) 而有可能通過尺寸調控來設計一些具有新穎光電性能的發光材料。同時由於(yu) 稀土離子和基質陽離子的離子半徑差異大，電荷不匹配，三價(jia) 稀土離子一般很難以替代晶格位置的形式摻入半導體(ti) （如ZnO和TiO2）納米晶中。目前，國內(nei) 外研究結果大都隻能得到稀土在半導體(ti) 納米晶表麵或近表麵的弱發光。如何實現稀土離子的體(ti) 相摻雜是目前這類材料麵臨(lin) 應用的瓶頸，也是製備新材料麵臨(lin) 的挑戰。
    在科技部863和973計劃、國家自然科學基金、中科院“百人計劃”、福建省傑青項目等支持下，中科院福建物質結構研究所中科院光電材料化學與(yu) 物理重點實驗室陳學元研究員課題組在稀土摻雜半導體(ti) 納米晶研究方麵取得新進展。該研究小組采用一種巧妙的技術路線，成功實現了稀土離子在TiO2納米晶中的體(ti) 相摻雜，在銳鈦礦型TiO2球狀多晶聚集體(ti) 中觀測到稀土離子的尖銳強發光。通過低溫高分辨熒光光譜實驗，對Er3+在TiO2納米晶中的局域電子結構和晶體(ti) 場能級進行了係統的分析和計算，首次實驗確定了占據單一格位的Er3+在銳鈦礦TiO2中的全部晶體(ti) 場參數。
    這些結果對於(yu) 研究其它稀土離子在二氧化鈦半導體(ti) 納米晶中的光譜性能以及局域結構等有重要意義(yi) 。研究成果9月20日在線發表在Small（DOI: 10.1002/smll.201100838）上。
    此前，該研究小組利用銪離子為(wei) 光譜學探針，證實了Eu3+在TiO2中多格點位置以及Eu3+的局域結構對稱性從(cong) 原先的D2d降低到D2和C2v的事實（J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 10370）；在Sm3+、Nd3+摻雜的TiO2納米晶中，實現了從(cong) TiO2基質到Sm3+和Nd3+的高效能量傳(chuan) 遞（J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 8772）；在稀土摻雜ZnO（Opt. Express, 2009, 17, 9748; J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 686)、SnO2 （Opt. Lett. 2009, 34, 1873）、In2O3（J. Phys. Chem. C,2010, 114, 9314）等半導體(ti) 納米發光材料的研究中也取得了係列進展。