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스토크스의 법칙에 따르면, 물질은 고에너지 빛에 의해서만 여기되고 저에너지 빛은 방출됩니다. 다시 말해, 물질은 짧은 파장과 높은 주파수의 빛에 의해 여기될 때 긴 파장과 낮은 주파수의 빛을 방출할 수 있습니다.
반대로, 상향변환 발광은 물질이 낮은 에너지의 빛에 의해 여기되어 높은 에너지의 빛을 방출하는 것을 의미합니다. 다시 말해, 물질이 긴 파장과 낮은 주파수의 빛에 의해 여기되면 짧은 파장과 높은 주파수의 빛을 방출합니다.
지금까지 상향변환 발광은 희토류 이온으로 도핑된 화합물, 주로 불화물, 산화물, 황 화합물, 불소산화물, 할로겐화물 등에서 발생했습니다.
NaYF4는 상향 변환 발광 효율이 가장 높은 기판 물질입니다. 예를 들어, NaYF4에 Er, Yb, 즉 이터븀과 에르븀을 첨가할 때,이중 도핑,Er은 활성제 역할을 하고 Yb는 감작제 역할을 합니다.