掺杂钨酸铅晶体的生长及发光性能研究

论文摘要

本论文用提拉法生长了无宏观缺陷、色泽度高的双掺Yb3+（0.5、1、2和4mol%）/Zn2+（1mol%）-PWO晶体及双掺Yb3+（0、1和2mol%）/Er3+（1mol%）-PWO晶体。研究了生长晶体的最佳工艺参数。测试了晶体的XRD衍射图谱、紫外可见透射光谱及发射光谱。研究了Yb3+掺杂浓度的变化对晶体本征发光性能和掺杂发光性能的影响,以及晶体的缺陷结构和离子占位与发光性能的内在联系。通过XRD衍射光谱对晶体的结构进行了表征。测试结果表明掺杂后晶体仍保持着很好的四方相结构,无新相产生。只是晶格常数发生了变化,晶胞体积变小。研究了晶体的透过率及吸收边移动情况。结果表明,双掺钨酸铅晶体的透过率高于纯钨酸铅晶体,且随着掺杂离子浓度的提高,晶体的吸收边有规律地红移。研究了Yb3+/Zn2+-PWO晶体的本征发光性能。结果表明,Yb3+/Zn2+-PWO晶体蓝绿光发射峰的峰位基本保持一致,其蓝光发光带在408nm附近,绿光发光带在465nm附近。相对于纯的PWO晶体,其蓝、绿光发光带峰位均向短波长方向移动,蓝光发光带峰位位移12nm,绿光发光带峰位位移25nm。随着Yb3+离子掺杂浓量的提高,蓝光发光带和绿光发光带的发光强度均有增加的趋势。当Yb3+离子掺入量为2mol%时,其蓝光发光带（快发光）发光强度达到最大值。研究了Yb3+/Er3+-PWO晶体的掺杂发光性能。结果表明,随着Yb3+掺杂浓度的提高,绿光和红光发光强度不断增强。与单掺Er3+-PWO相比,其绿光发光强度提高了近三倍,而红光发光强度提高了近六倍。研究结果表明,在本系列晶体中,Yb3+（2mol%）/Zn2+（1mol%）-PWO晶体具有最优良的本征发光性能,Yb3+（2mol%）/Er3+（1mol%）-PWO晶体具有最优良的掺杂发光性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源和目的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 钨酸铅晶体的基本特性
• 1.3.1 透光特性
• 1.3.2 光产额
• 1.3.3 辐照长度
• 1.3.4 衰减时间
• 1.3.5 抗辐照损伤能力
• 1.4 钨酸铅晶体发光的理论研究
• 1.4.1 发光中心
• 1.4.2 能带理论
• 1.5 掺杂元素的选择
• 1.6 论文的主要研究内容
• 第2章 试验材料与实验方法
• 2.1 晶体生长的前期准备
• 2.1.1 实验设备
• 2.1.2 生长设备的改进
• 2.1.3 原料的预处理
• 2.2 晶体的生长
• 2.2.1 已生长晶体
• 2.2.2 晶体生长工艺参数的选择
• 2.3 晶体的后期加工
• 2.4 钨酸铅晶体性能测试方法
• 2.4.1 X-射线衍射测试
• 2.4.2 透射光谱测试
• 2.5 发光性能的测试方法
• 2.5.1 钨酸铅晶体本征发光性能的测试
• 2.5.2 钨酸铅晶体掺杂发光性能的测试
• 第3章 镱锌双掺钨酸铅晶体的性能表征
• 3.1 镱锌双掺钨酸铅晶体X-射线衍射分析
• 3.2 镱锌双掺钨酸铅晶体的透射光谱分析
• 3.2.1 透射光谱测试
• 3.2.2 吸收边移动机理分析
• 3.3 镱锌双掺钨酸铅晶体的发光性能
• 3.3.1 钨酸铅晶体的本征发光
• 3.3.2 结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 镱铒双掺钨酸铅晶体的性能表征
• 4.1 镱铒双掺钨酸铅晶体X-射线衍射分析
• 4.2 镱铒双掺钨酸铅晶体的透射光谱分析
• 4.2.1 透射光谱测试
• 4.2.2 吸收边移动机理分析
• 4.3 镱铒双掺钨酸铅晶体的发光性能
• 4.3.1 钨酸铅晶体掺杂发光
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢