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ストークスの法則によれば、材料は高エネルギー光によってのみ励起され、低エネルギー光を放出します。言い換えれば、材料は短波長および高周波の光によって励起されると、長波長および低周波の光を放射することができます。
逆に、アップコンバージョン発光とは、材料が低エネルギーの光で励起され、高エネルギーで発光することを指します。言い換えれば、この材料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射します。
これまでアップコンバージョン発光は、希土類イオンをドープした化合物、主にフッ化物、酸化物、硫黄化合物、フッ素酸化物、ハロゲン化物などで発生しています。
NaYF4 は、最も高いアップコンバージョン発光効率を持つ基板材料です。例えば、NaYF4:Er、Yb、つまりイッテルビウムとエルビウムの場合、二重にドープされた、Er は活性剤として作用し、Yb は増感剤として作用します。