Yb：Ho：PbWO_4晶体上转换发光性能研究

题名:Yb：Ho：PbWO_4晶体上转换发光性能研究
作者:王冲
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:钨酸铅晶体;;掺杂;;晶体结构;;上转换发光;;能级
摘要:

 由于钨酸铅(PbWO4, PWO)晶体的光产额低,限制了它在许多领域的应用。为了改善其光学性质,稀土掺杂技术被广泛的研究和应用。本文研究了提拉法生长掺杂PWO晶体的工艺,并生长出质量优良的掺杂晶体,研究了掺杂PWO晶体的结构和光学性能。

 运用XRD测试技术,研究了Ho:PWO和Yb:Ho:PWO晶体的结构。掺杂后PWO晶体仍保持很好的四方结构,与纯PWO晶体相比,晶胞参数略rare earth magnets有变化。晶体的拉曼光谱表明,掺杂PWO晶体与纯PWO晶体相比,晶体中(WO4)~(2-)基团的特征峰没有发生明显的位移,掺杂离子没有明显影响(WO4)~(2-)基团的结构。

 晶体的紫外吸收光谱表明,掺杂后晶体吸收强度增大,并出现了Ho~(3+)特征吸收峰,Ho~(3+)和Yb~(3+)优先占据Pb~(2+)格位,吸收边先蓝移后红移。

 通过波长为980nm激光器激发的上转换发射谱分析,发现单掺Ho~(3+)的钨酸铅晶体没有出现上转换发光,Ho~(3+)和Yb~(3+)双掺钨酸铅晶体实现了540nm、650nm和756nm附近的上转换发光。由Ho~(3+)和Yb~(3+)的能级图可以看出:Yb~(3+)的能级结构非常简单,540nm、650nm和756nm处的发光分别对应于Ho~(3+)的~5F_4,~5S_2→~5I_8、~5F_5→~5I_8以及~5F_4,~5S_2→~5I_7辐射跃迁。当[Yb]/[Ho]值为20时,上转换绿光强度最大,[Yb]/[Ho]值为4时,红光上转换发光强度最大。

 测试荧光强度和泵浦功http://www.chinamagnets.biz/率的关系,Yb~(3+)(0.2mol%):Ho~(3+)(0.1mol%):PWO、Yb~(3+)(0.4mol%):Ho~(3+)(0.1mol%):PWO、Yb~(3+)(1.0mol%):Ho~(3+)(0.1mol%):PWO、Yb~(3+)(2.0mol%):Ho~(3+)(0.1mol%):PWO、Yb~(3+)(3.0mol%):Ho~(3+)(0.1mol%):PWO晶体的绿光功率曲线斜率分别为1.936、2.110、2.339、1.693、1.186,红光功率曲线斜率分别是1.627、1.703、1.746、1.620、1.302。说明红光和绿光发射既有单光子过程,又有双光子过程。且在Yb~(3+)高浓度掺杂时,晶体的功率曲线斜率相对较小,此时上转换荧光发生合作敏化过程。
学位年度:2010