稀土掺杂Bi<,2>O<,3>玻璃及SrF<,2>体系中上转换荧光特性的研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flnlucifer
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随着高新技术的发展和兴起,稀土掺杂上转换发光材料在显示技术、光储存、光学信息、防伪产业以及全固态紧凑激光器等方面有着日益重要的应用价值。如何提高上转换效率是上转换研究的重中之重。在本文中,我们以上转换发光的相关理论为依据,采用单掺杂和双掺杂的方法制备了一系列上转换发光材料,研究了组织结构、基质组分和掺杂稀土离子浓度对其上转换发光性能的影响,具体内容如下:1.采用高温固相法制备了Er3+单掺杂的Bi2O3玻璃。在980nm激光器激发下Bi2O3玻璃的红光(4F9/24I15/2),绿光(2H11/24I15/24S3/24I15/2)发光较强,而在808nm激光器激发下,红光光强变得非常弱,以至于仪器无法测量出657nm的红光发射峰,这表明能级4F9/2上的粒子数布居主要来自于能量传递过程。2.通过吸收光谱的测试,应用Judd-Ofelt理论计算了Bi2O3玻璃的J-O参数,分别为Ω2 =3.35×10-20cm24 =1.34×10-20cm26 = 0.67×10-20cm2。根据McCumber理论,计算了能级4I13/24I15/2跃迁的受激发射截面(FWHM×σepeak),其值为6.0×10-21cm2,这表明铋酸盐玻璃的带宽特性优于硅酸盐、磷酸盐、锗酸盐等玻璃。3.通过高温固相法制备了Yb3+/Er3+共掺杂的SrF2体系上转换发光材料,在980nm激光器激发下,逐渐增大Yb3+/Er3+掺杂离子的浓度比,其蓝光Ⅰ(480nm)与蓝光Ⅱ(449nm)的比值以及红绿比单调减小,这是因为蓝光Ⅰ主要是由两个Yb3+离子合作上转换能量传递过程产生,而蓝光Ⅱ是由Er3+/ Yb3+合作上转换产生的。Er3+浓度逐渐减少时,蓝光Ⅰ与蓝光Ⅱ的比值则相应递减。红绿荧光比减少是由于Yb3+的摩尔浓度很高,4F7/2(Er3+)能级的粒子数增多, 4S3/2/2H11/2(Er3+)能级上的粒子数比4F9/2(Er3+)能级上的粒子数增加得快而导致的。4.通过分析其XRD和SEM,随着SrF2浓度的增大,样品中SrF2晶体的沉淀相增多,样品的荧光强度增大。我们得出立方相SrF2晶体有利于提高上转换发光效率,是一种良好的上转换基质材料。
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