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Tm3+/Yb3+/Er3+离子掺杂LiTaO3多晶的上转换白光性能研究

2020-12-17阅读(753)

Tm3+/Yb3+/Er3+离子掺杂LiTaO3多晶的上转换白光性能研究

论文摘要

本文采用高温固相法合成Yb3+、Er3+、Tm3+离子三掺的LiTaO3多晶粉。测试了单掺Er3+离子、双掺Yb3+、Er3+离子及Yb3+、Tm3+离子和三掺Yb3+、Er3+、Tm3+离子的LiTaO3多晶粉的紫外-可见吸收光谱,上转换稳态发射谱,上转换功率曲线及X-射线粉末衍射。多晶粉的X-射线粉末衍射谱测试结果表明掺杂离子后的多晶粉并没有新的峰产生,只是对原峰值的修改（增强或减弱）即可知:离子以取代的方式存在于晶格结构中,而不是存在于晶格间隙,并没有破坏晶体结构。对单掺Er3+离子、双掺Yb3+、Er3+离子及Yb3+、Tm3+离子和三掺Yb3+、Er3+、Tm3+离子的LiTaO3多晶粉在980nm的激光下进行发光上转换功率曲线测试并不断调节各掺杂离子的浓度以便得到最好的效果,以便更好的分析出上转换的发光机制。1)利用波长为980nm的激光器对Er:LiTaO3样品进行激发,观察到了可见光区较强的上转换绿光发射和很弱的上转换红光发射,且随着Er3+离子浓度的增加,上转换红、绿光的发射强度都有相应的增加。2)利用波长为980nm的激光器对Er:Yb:LiTaO3样品进行激发,观察到了可见光区较强的上转换绿光发射和很弱的上转换红光发射且随着Yb3+离子浓度的提高,上转换红、绿光的发射强度都有一定程度的增加,但上转换红光发射强度增加的幅度明显要大于上转换蓝光发射强度增加的幅度。550nm附近上转换绿光输出源自于Er3+离子的2H11/2/4S3/2能级跃迁到基态4I15/2过程中能量输出,而660nm附近上转换红光输出来源于Er3+离子的4F9/2能级跃迁到基态4I15/2能级的能量输出。3)对Yb:Er:Tm:LiTaO3多晶粉在980nm样品进行激发,当掺杂能浓度达到1Yb:6Er:1Tm:LiTaO3时上转换白光输出,450nm附近上转换蓝光的输出,产生上转换蓝光的Tm3+离子1G4态的布居主要来自双光子同时吸收过程。而单光子上转换红光,则由Tm3+和Er3+离子之间的交叉驰豫过程参与产生,即3F2/3(Tm3+)+4I15/2(Er3+)→3H6(Tm3+)+4I9/2(Er3+)。通过测试晶体的紫外可见吸收光谱,讨论了掺杂离子对晶体的影响机理,与纯LiTaO3相比掺杂三价稀土离子促使基础吸收边相对发生紫移。本文研究中首次在三掺LiTaO3中获得白光输出,这在国内外未见报道过,在今后LiTaO3科研贡献中起到一定作用。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 本文研究的目的及意义
  • 1.2 稀土元素发光材料简介
  • 1.3 上转换发光简介
  • 1.4 钽酸锂基质材料特点
  • 1.5 国内外研究现状
  • 1.6 课题研究主要内容
  • 第2章 实验材料及实验方法
  • 2.1 掺杂元素的选择
  • 2.2 多晶粉的制备
  • 2.2.1 实验方法
  • 2.2.2 原料配比
  • 2.3 样品的表征方法
  • 2.3.1 XRD 测试
  • 2.3.2 紫外可见吸收光谱
  • 2.3.3 上转换稳态发射谱
  • 3:Er3+上转换荧光研究'>第3章 LiTaO3:Er3+上转换荧光研究
  • 3.1 概述
  • 3.2 XRD 测试结果及分析
  • 3.3 紫外-可见吸收光谱的测试及分析
  • 3:Er3+多晶粉的上转换荧光光谱'>3.4 LiTaO3:Er3+多晶粉的上转换荧光光谱
  • 3:Er3+多晶粉的上转换荧光的产生机制'>3.5 LiTaO3:Er3+多晶粉的上转换荧光的产生机制
  • 3.6 本章小结
  • 3+/Yb3+及Tm3+/Yb3+上转换荧光研究'>第4章 掺杂Er3+/Yb3+及Tm3+/Yb3+上转换荧光研究
  • 4.1 概述
  • 4.2 XRD 测试结果及分析
  • 4.3 紫外可见吸收光谱的测试及分析
  • 3:Er:Yb 及Tm:Yb 多晶粉的上转换荧光光谱'>4.4 LiTaO3:Er:Yb 及Tm:Yb 多晶粉的上转换荧光光谱
  • 3多晶粉的上转换荧光的产生机制'>4.5 Yb:Er:LiTaO3多晶粉的上转换荧光的产生机制
  • 4.6 本章小结
  • 3:Er3+/Tm3+/Yb3+白色上转换荧光研究'>第5章 LiTa03:Er3+/Tm3+/Yb3+白色上转换荧光研究
  • 5.1 概述
  • 5.2 XRD 测试结果及分析
  • 5.3 紫外-可见吸收光谱的测试及分析
  • 3多晶粉的上转换荧光光谱'>5.4 Tm:Yb:Er:LiTaO3多晶粉的上转换荧光光谱
  • 3多晶粉的上转换荧光的产生机制'>5.5 Tm:Yb:Er:LiTaO3多晶粉的上转换荧光的产生机制
  • 5.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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