本文關(guān)鍵詞：稀土離子摻雜釔鋁石榴石晶體的制備及其光學(xué)性能研究

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【摘要】：以Y2O3、Al2O3、CeO2和Sm203等納米粉末為原料,采用固相反應(yīng)法制備了不同濃度摻雜的(Ce,Sm):YAG陶瓷料棒,研究了不同燒結(jié)工藝對YAG陶瓷料棒致密度的影響。采用光學(xué)浮區(qū)法,生長出不同摻雜濃度的(Ce,Sm):YAG熒光晶體。以XRD、SEM等手段表征其微觀結(jié)構(gòu)；用紫外-可見光分光光度計(jì)測試了(Ce,Sm):YAG晶體的吸收光譜和光學(xué)透過率；用光致發(fā)光光譜儀(PL)測試了其熒光光譜,研究了制備工藝和摻雜濃度對(Ce,Sm):YAG晶體光學(xué)性能的影響。得到以下主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果：(1)采用固相反應(yīng)法,1450℃燒結(jié)10小時(shí)得到了致密度為90.32%的不同濃度摻雜的(Ce,Sm):YAG陶瓷料棒。(2)DSC和XRD測試結(jié)果表明,YAG是由Y203和A1203經(jīng)擴(kuò)散反應(yīng)形成的化合物：在1200℃形成YAM相,在1300℃形成YAP相,在1450℃形成YAG相。Ce、Sm離子的摻入沒有改變YAG的晶格結(jié)構(gòu)。(3)與YAM和YAP相比,固相反應(yīng)法燒結(jié)的Ce含量為1 at.%的Ce:YAG熒光粉在1450℃具有較強(qiáng)的熒光強(qiáng)度。(4)以固相反應(yīng)法燒結(jié)的致密陶瓷料棒為原料,采用光學(xué)浮區(qū)法生長了Sm含量為1.0 at.%的Sm:YAG晶體,Ce含量為0.2 at.%至5.0 at.%的Ce:YAG晶體,Sm和Ce共摻的(Sm,Ce):YAG晶體(其中Ce離子濃度為1 at.%,Sm離子濃度分別為0.5 at.%、1.0 at.%(?)2.0 at.%)。XRD譜圖表明,光學(xué)浮區(qū)法生長的(Ce,Sm):YAG晶體完全形成了YAG相,衍射峰尖銳,半峰寬窄,晶體的光學(xué)均勻性較好,晶體質(zhì)量較高。(5) Ce:YAG晶體的光學(xué)透過率及吸收光譜結(jié)果表明,光學(xué)浮區(qū)法生長的Ce:YAG晶體的光學(xué)均勻性較好,在500-800 nm波長區(qū)間,其平均透過率為90%一93%；在波長為337.5 nm和458 nm處出現(xiàn)吸收峰,對應(yīng)于Ce3+離子4f-+5d的躍遷；隨著Ce離子摻雜濃度的升高,Ce: YAG晶體的吸收峰強(qiáng)度和吸收系數(shù)增加,在Ce離子濃度為2 at.%時(shí)達(dá)到峰值,當(dāng)Ce離子濃度為5 at.%時(shí)略微下降,這可能是因?yàn)镃e3+在YAG中的固溶度為2 at.%。(6)不同Ce含量的Ce:YAG晶體熒光光譜表現(xiàn)為寬的熒光發(fā)射峰,峰值波長在525-529 nm,Ce含量為1 at.%時(shí),晶體熒光強(qiáng)度較強(qiáng)；隨著Ce離子濃度的進(jìn)一步提高,因熒光淬滅效應(yīng)導(dǎo)致熒光強(qiáng)度下降；同時(shí)由于晶體無序度增加,導(dǎo)致Ce:YAG熒光峰紅移。(7)光學(xué)浮區(qū)法生長的Sm:YAG晶體熒光峰主要分布在568 nm、 618 nm和652 nm三個(gè)波段,分別對應(yīng)于Sm3+離子的4 G5/2→6H5/2、 4 G5/2→6H7/2、4G5/2→6H9/2躍遷,其中618 nm處具有較強(qiáng)的熒光發(fā)射峰。(8) (Sm, Ce):YAG晶體熒光光譜呈現(xiàn)出Ce:YAG晶體的寬發(fā)射峰,峰值波長在524 nm-530 nm之間,同時(shí)由于Ce3+離子和Sm3+離子間能量傳遞,出現(xiàn)了568 nm、573 nm和619 nm紅光發(fā)射峰,其中568 nm和573 nm發(fā)射峰對應(yīng)于Sm3+離子的4G5/2-6H5/2躍遷,619 nm發(fā)射峰對應(yīng)于4G5/2-6H7/2躍遷。隨著Sm3+離子摻雜濃度的升高,(Sm, Ce):YAG晶體的紅光發(fā)射峰增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O734

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本文編號：1252239