980nm激發(fā)下稀土摻雜ZrO-,2-多晶粉末的強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步和應(yīng)用技術(shù)的拓展，稀土發(fā)光材料在顯示、照明和信息產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。我國是世界稀土資源最豐富的國家，因此在當(dāng)今的發(fā)光材料和激光材料的研究和實(shí)際應(yīng)用中，稀土發(fā)光和激光材料占最重要地位。進(jìn)入新世紀(jì)后，隨著一些高新技術(shù)的發(fā)展和興起，稀土發(fā)光材料科學(xué)技術(shù)又步入—個(gè)新的活躍期。上轉(zhuǎn)換現(xiàn)象是稀土元素激光材料具有的特性。通過對(duì)上轉(zhuǎn)換的研究可以得到效率更高的激光器，而提高上轉(zhuǎn)換效率是當(dāng)前研究的重中之重。 由J-O理

2、論可知，上轉(zhuǎn)換效率跟基質(zhì)材料有很大關(guān)系。目前研究的比較高效的上轉(zhuǎn)換基質(zhì)材料主要是以ZBLAN玻璃為代表的氟氧化物，但是它們本身具有機(jī)械強(qiáng)度差、吸濕性強(qiáng)、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，而氧化物在這些方面都顯示出了明顯的優(yōu)勢(shì)。本文以尋找高效的氧化物上轉(zhuǎn)換基質(zhì)材料為目標(biāo)，簡要介紹了稀土摻雜氧化物的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性，主要對(duì)980nm激發(fā)下稀土摻雜ZrO2多晶粉末的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性做了詳細(xì)分析，得到一些有意義的結(jié)論。 本文第一章簡單回顧了上轉(zhuǎn)換研究的發(fā)展歷

3、史，給出了常用的上轉(zhuǎn)換發(fā)光的幾種模型，介紹了本課題組在這方面的研究情況。第二章首先介紹了上轉(zhuǎn)換研究中最常用到的J-O理論，然后給出了我們進(jìn)行研究的基本流程及實(shí)驗(yàn)手段，總結(jié)了提高上轉(zhuǎn)換效率的可行的途徑。第三章主要報(bào)道了Er3+/Yb3+共摻雜的CaO-Al2O3- SiO2在980nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性，分析了氧化物基質(zhì)和氟（氧）化物基質(zhì)之間的光譜特性的區(qū)別。第四章討論了Er3+/Yb3+共摻雜ZrO2-Al2O3多晶粉末在980nm

4、激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性，在可見光范圍內(nèi)觀測(cè)到了強(qiáng)的紅光，文中對(duì)這種系統(tǒng)中的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制做了詳細(xì)的分析，通過速率方程對(duì)上轉(zhuǎn)換的階數(shù)的判別做了說明，并且研究了這種材料的微結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)ZrO2和Al2O3在適當(dāng)?shù)臈l件下形成的固溶結(jié)構(gòu)有利于提高上轉(zhuǎn)換效率。第五章報(bào)道了Ho3+/Yb3+共摻雜ZrO2-ZnO在980nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象，觀察到了波長位于760nm附近的近紅外光，670nm左右的紅光以及540nm 左右的綠光，分別對(duì)應(yīng)Ho3

5、+的如下躍遷輻射：5F4/5S2→5I7、5F5→5I8、5F4/5S2→5I8，其中又以540nm的綠光為最強(qiáng)。通過對(duì)發(fā)光特性的分析發(fā)現(xiàn)，Yb3+摻雜濃度的改變能夠較大的影響被測(cè)樣品的測(cè)試溫度，從而引起發(fā)光特性的改變，這種現(xiàn)象以往報(bào)道得比較少。第六章重點(diǎn)對(duì)稀土摻雜ZrO2-CaO粉末的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性做了分析。和前面介紹的相比較，這種材料只要在較低溫度下燒結(jié)就可制備，在Tm3+/Yb3+共摻雜ZrO2-CaO系統(tǒng)中觀察到了強(qiáng)的藍(lán)光（上轉(zhuǎn)

6、換階數(shù)為3），在Er3+/Yb3+共摻雜ZrO2-CaO系統(tǒng)中觀察到了強(qiáng)的綠光，熒光強(qiáng)度與高溫?zé)Y(jié)的ZrO2-Al2O3和ZrO2-ZnO系統(tǒng)中觀察到的最強(qiáng)熒光峰強(qiáng)度相當(dāng)。文中還對(duì)Er3+/Yb3+共摻雜ZrO2-CaO系統(tǒng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性和Er3+/Yb3+共摻雜ZrO2-Al2O3系統(tǒng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性做了比較，發(fā)現(xiàn)前者發(fā)射強(qiáng)的綠光而后者發(fā)射強(qiáng)的紅光，通過激發(fā)功率隨發(fā)光強(qiáng)度的變化關(guān)系發(fā)現(xiàn)，這是由于在ZrO2-CaO系統(tǒng)中，處于4I11