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ストークスの法則によれば、物質は高エネルギー光によってのみ励起され、低エネルギー光のみを放射します。言い換えれば、物質は短波長かつ高周波の光によって励起されると、長波長かつ低周波の光を放射します。
一方、アップコンバージョン発光とは、物質が低エネルギーの光で励起され、高エネルギーの光を放出することを指します。言い換えれば、物質は長波長かつ低周波の光で励起されると、短波長かつ高周波の光を放出します。
これまで、アップコンバージョン発光は、主にフッ化物、酸化物、硫黄化合物、フッ素酸化物、ハロゲン化物などの希土類イオンをドープした化合物で発生していました。
NaYF4は、アップコンバージョン発光効率が最も高い基板材料です。例えば、NaYF4：Er、Yb、つまりイッテルビウムとエルビウムが二重ドープ、Er は活性剤として作用し、Yb は増感剤として作用します。