稀土离子掺杂钇铝石榴石晶体的制备及其光学性能研究

发布时间：2017-12-04 20:27

  本文关键词：稀土离子掺杂钇铝石榴石晶体的制备及其光学性能研究

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【摘要】：以Y2O3、Al2O3、CeO2和Sm203等纳米粉末为原料,采用固相反应法制备了不同浓度掺杂的(Ce,Sm):YAG陶瓷料棒,研究了不同烧结工艺对YAG陶瓷料棒致密度的影响。采用光学浮区法,生长出不同掺杂浓度的(Ce,Sm):YAG荧光晶体。以XRD、SEM等手段表征其微观结构；用紫外-可见光分光光度计测试了(Ce,Sm):YAG晶体的吸收光谱和光学透过率；用光致发光光谱仪(PL)测试了其荧光光谱,研究了制备工艺和掺杂浓度对(Ce,Sm):YAG晶体光学性能的影响。得到以下主要实验结果：(1)采用固相反应法,1450℃烧结10小时得到了致密度为90.32%的不同浓度掺杂的(Ce,Sm):YAG陶瓷料棒。(2)DSC和XRD测试结果表明,YAG是由Y203和A1203经扩散反应形成的化合物：在1200℃形成YAM相,在1300℃形成YAP相,在1450℃形成YAG相。Ce、Sm离子的掺入没有改变YAG的晶格结构。(3)与YAM和YAP相比,固相反应法烧结的Ce含量为1 at.%的Ce:YAG荧光粉在1450℃具有较强的荧光强度。(4)以固相反应法烧结的致密陶瓷料棒为原料,采用光学浮区法生长了Sm含量为1.0 at.%的Sm:YAG晶体,Ce含量为0.2 at.%至5.0 at.%的Ce:YAG晶体,Sm和Ce共掺的(Sm,Ce):YAG晶体(其中Ce离子浓度为1 at.%,Sm离子浓度分别为0.5 at.%、1.0 at.%(?)2.0 at.%)。XRD谱图表明,光学浮区法生长的(Ce,Sm):YAG晶体完全形成了YAG相,衍射峰尖锐,半峰宽窄,晶体的光学均匀性较好,晶体质量较高。(5) Ce:YAG晶体的光学透过率及吸收光谱结果表明,光学浮区法生长的Ce:YAG晶体的光学均匀性较好,在500-800 nm波长区间,其平均透过率为90%一93%；在波长为337.5 nm和458 nm处出现吸收峰,对应于Ce3+离子4f-+5d的跃迁；随着Ce离子掺杂浓度的升高,Ce: YAG晶体的吸收峰强度和吸收系数增加,在Ce离子浓度为2 at.%时达到峰值,当Ce离子浓度为5 at.%时略微下降,这可能是因为Ce3+在YAG中的固溶度为2 at.%。(6)不同Ce含量的Ce:YAG晶体荧光光谱表现为宽的荧光发射峰,峰值波长在525-529 nm,Ce含量为1 at.%时,晶体荧光强度较强；随着Ce离子浓度的进一步提高,因荧光淬灭效应导致荧光强度下降；同时由于晶体无序度增加,导致Ce:YAG荧光峰红移。(7)光学浮区法生长的Sm:YAG晶体荧光峰主要分布在568 nm、 618 nm和652 nm三个波段,分别对应于Sm3+离子的4 G5/2→6H5/2、 4 G5/2→6H7/2、4G5/2→6H9/2跃迁,其中618 nm处具有较强的荧光发射峰。(8) (Sm, Ce):YAG晶体荧光光谱呈现出Ce:YAG晶体的宽发射峰,峰值波长在524 nm-530 nm之间,同时由于Ce3+离子和Sm3+离子间能量传递,出现了568 nm、573 nm和619 nm红光发射峰,其中568 nm和573 nm发射峰对应于Sm3+离子的4G5/2-6H5/2跃迁,619 nm发射峰对应于4G5/2-6H7/2跃迁。随着Sm3+离子掺杂浓度的升高,(Sm, Ce):YAG晶体的红光发射峰增强。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O734

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郑燕青,施尔畏,李汶军,王步国,胡行方;晶体生长理论研究现状与发展[J];无机材料学报;1999年03期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 李亮;浮区法生长Zn_2TiO_4、ZnNb_2O_6和MgNb_2O_6单晶及性能研究[D];吉林大学;2011年

2 吕光哲;YAG透明陶瓷的制备与性能研究[D];东北大学;2009年

3 李长青;YAG单晶和陶瓷的制备与激光损伤形貌特征及其机理研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 魏水林;白光LED用红光发射Eu~(3+)掺杂碱土金属钼酸盐/钨钼酸盐荧光粉的制备及发光特性[D];南昌大学;2015年

2 汪勇;Ce:YAG纳米粉体及透明陶瓷的制备和性能研究[D];深圳大学;2015年

3 崔景慧;锆酸钡陶瓷烧结及性能研究[D];华东师范大学;2014年

4 范修军;A：Al_2O_3(A=Cr，Fe，Ni)晶体光学浮区法生长及其性能研究[D];北京工业大学;2011年

5 周慧敏;YAG制备及其XRD全谱拟合结构分析[D];安徽大学;2004年

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本文编号：1252239