稀土掺杂钒酸盐系列单晶制备与性能的研究

论文摘要

近年来，稀土掺杂材料因其优异的荧光性能而备受关注，已广泛应用在等离子显示器、通信、生物成像等领域。在镧系元素中，Eu3+离子因在其基质材料中在可见光区域所具有的良好的光学性质而受到人们的青睐。本文利用光学浮区法生长了掺杂Eu3+离子的系列单晶包括：YVO4:Eu3+，GdVO4:Eu3+、GdxY1-xVO4:Eu3+（x=0.2，0.4，0.6，0.8），探究了该系列单晶的结构和光学性质，以及脉冲强磁场对其荧光性能的影响。具体内容如下：（1）通过光学浮区法生长了GdVO4:Eu3+和YVO4:Eu3+单晶，监测了没有外加磁场及在不同磁场下单晶的荧光光谱，包括激发光谱、发射光谱（PL）。发现在磁场作用下单晶的PL能级发生劈裂，磁场对YVO4:Eu3+的PL有抑制作用（其值可达10%），对GdVO4:Eu3+有提升作用。在磁场下对Eu3+离子对应5D0→7F2、5D0→7F4两能级的跃迁进行了研究，当磁场高于15T时，PL积分强度与磁场呈线性关系：GdVO4:Eu3+的PL积分强度随磁场的增大而增强，YVO4:Eu3+的PL积分强度随磁场增大而减弱。为了探究引起这种改变的原因，通过分析单晶的吸收及指数R值随磁场的变化，我们认为由于磁场的作用改变了Eu3+离子所处环境的对称性，从而导致了这两种基体中Eu3+发光强度的变化。（2）为进一步探究Gd3+、Y3+离子的相互作用对掺杂Eu3+单晶的影响，生长了以Eu3+为掺杂离子、GdYVO4为基质的系列单晶。实验发现脉冲强磁场对GdxY1-xVO4:Eu3+单晶的PL光谱既存在抑制作用又有提升作用，但是其影响强度都不及GdVO4:Eu3+和YVO4:Eu3+单晶。可以得到如下结论即GdVO4:Eu3+和YVO4:Eu3+对磁场的灵敏度更大，更适合用作磁场探测器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 钒酸盐材料的研究现状
• 1.2 钒酸盐晶体的结构
• 1.3 研究本课题的背景与意义
• 2 单晶样品的制备工艺及实验方法与原理
• 2.1 单晶生长方法概述
• 2.2 浮区法的基本原理
• 2.3 浮区法的实验装置和实验步骤
• 2.4 实验方法与原理
• 4:Eu³⁺与 GdVO₄:Eu³⁺单晶性质的研究'>3 YVO₄:Eu³⁺与 GdVO₄:Eu³⁺单晶性质的研究
• 3.1 引言
• 4:Eu³⁺和 GdVO₄:Eu³⁺单晶的结构'>3.2 YVO₄:Eu³⁺和 GdVO₄:Eu³⁺单晶的结构
• 4:Eu³⁺单晶的光学性质'>3.3 YVO34:Eu+和 GdVO₄:Eu³⁺单晶的光学性质
• 3.4 本章小结
• xY_1-xVO₄:Eu³⁺系列单晶性质的研究'>4 Gd_xY_1-xVO₄:Eu³⁺系列单晶性质的研究
• 4.1 引言
• xY_1-xVO₄:Eu³⁺单晶的结构'>4.2 Gd_xY_1-xVO₄:Eu³⁺单晶的结构
• xY_1-xVO₄:Eu³⁺单晶的光学性质'>4.3 Gd_xY_1-xVO₄:Eu³⁺单晶的光学性质
• 4.4 本章小结
• 论文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硕士期间发表文章清单