自拉曼激光晶体Er: PbWO_4的光谱性质研究

采用坩埚下降法生长出大尺寸Er: PbWO_4晶体,通过对晶体顶端和靠近晶种端的吸收光谱、自发拉曼散射光谱、荧光发射寿命和980 nm LD泵浦下红外荧光光谱的测试,分析讨论了Er: PbWO_4晶体的自拉曼光谱性质.对纯PbWO_4晶体的自发拉曼散射光谱的振动模式进行了简单的分析和指认,指出其强度最大的振动模位于903 cm~(-1),对应于W-O对称伸缩振动模Ag.结合Er~(3+)的红外波段荧光光谱及荧光寿命的测试,研究了介质PbWO_4将Er~(3+)的1.5 μm发光拉曼频移获得中红外发光的可能性.     

NaF、LiF掺杂钨酸铅晶体的性能研究

采用坩埚下降法生长了NaF、LiF掺杂钨酸铅(PbWO4)晶体,研究了掺杂晶体的透射光谱、光产额和X射线激发发射谱等发光性能.结果表明:与未掺杂PbWO4晶体相比,NaF掺杂可以显著提高PbWO4晶体在350nm附近的透过率,其X射线激发发射谱中出现新的发光峰;而LiF掺杂引起了晶体可见光范围内的强烈吸收,造成PbWO4晶体光产额的显著下降.基于影响PbWO4晶体闪烁性能的原因分析,提出了采用其它价态金属氟化物掺杂来提高PbWO4晶体光产额的新思路.     

稀土掺杂氧化锌纳米粉的制备及其性能研究

本文以Zn(NO3)2和(NH4)2CO3为原料,采用共沉淀法分别制备了La3+和Y3+掺杂的氧化锌纳米粉体,借助于XRD、TEM、荧光光谱仪等测试手段分别对粉体的相组成、形貌及其光致发光性能进行了表征.结果表明:镧掺杂可以促使纳米氧化锌取向连接,而钇掺杂则控制和修饰其沿极性方向的聚集.当钇掺入量由0.2;增至2;原子分数时,引起氧化锌晶体发光强度的改变,且导致粒径减小至10 nm左右,而粒径减小引起的量子尺寸效应使发光峰蓝移.在掺杂量均为1;原子分数的条件下,镧掺杂可以增强纳米氧化锌的黄光发光强度并使其峰位蓝移,钇掺杂则能削弱黄色发光.     

Ge掺杂β-Ga2O3晶体的发光性能研究

采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga2O3晶体,利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响.透射光谱测试表明,随着Ge离子掺杂浓度增加,Ge∶ β-Ga2O3晶体光学带隙增大.在4.67 eV紫外光激发下,Ge∶ β-Ga2O3晶体的发光强度与β-Ga2O3晶体相当,发光衰减时间比β-Ga2O3晶体更快.     

钨酸铅闪烁晶体的双掺杂性能研究

本文采用坩埚下降法生长出了PbWO4:(F,Er)晶体和PbWO4:(F,Nd)晶体,并且对此两种晶体透过性能和闪烁发光性能进行了测试分析.透过光谱结果显示,PbWO4:(F,Er)晶体和PbWO4∶(F,Nd)晶体在350 nm至700nm范围内的透过率比纯的钨酸铅均有较大的提高.紫外激发发射光谱测试结果表明,通过双掺杂可以提高钨酸铅晶体闪烁发光的强度,并且PbWO4:(F,Er)双掺杂晶体在波长为527 nm处和546 nm处均形成了较强的发光峰.通过对掺杂晶体进行XRD分析可知,阴阳离子的同时掺入并未引起钨酸铅晶体结构的明显改变.     

PbWO4:(Sb,Y)晶体的发光和闪烁性能研究

本文报道了用多坩埚下降法生长的大尺寸PbWO4:(Sb,Y)晶体的光谱和闪烁性能.基于透射光谱、X射线激发的发射谱、紫外激发及其发射谱、光产额和超短脉冲X射线激发荧光寿命等方面的测试,讨论了Sb,Y双掺杂对PbWO4晶体的光谱和闪烁性能的作用.结果表明:Sb,Y双掺杂能显著改善PbWO4晶体的光谱性能和闪烁性能,使PbWO4晶体在短波方向的透过率明显提高;对于尺寸为23×23×20mm3的掺杂晶体样品,光产额最大值大约为50 p.e./MeV,约为BGO光产额的6.0;;发光成份中有1.9ns和15.8ns两个衰减时间常数的快成份.     

Ge掺杂β-Ga_2O_3晶体的发光性能研究（英文）

采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga_2O_3晶体,利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响。透射光谱测试表明,随着Ge离子掺杂浓度增加,Ge∶β-Ga_2O_3晶体光学带隙增大。在4.67 eV紫外光激发下,Ge∶β-Ga_2O_3晶体的发光强度与β-Ga_2O_3晶体相当,发光衰减时间比β-Ga_2O_3晶体更快。     

Yb:YAG闪烁晶体的UV发光特性

通过对不同掺杂浓度Yb:YAG晶体的透过光谱、激发光谱、发射光谱和衰减时间的测量,研究了Yb:YAG晶体的UV发光特性和发光机制.Yb:YAG晶体在紫外波段具有宽的激发带和发射带.最强的发射峰位于320～350nm波长范围,此即为Yb:YAG晶体的闪烁发光峰;次强的发射峰位于500nm附近.Yb:YAG晶体的UV发光衰减时间小于50ns.Yb:YAG晶体的UV发光行为是电子从Yb3+离子的4f壳层向配体O2-的满壳层的分子轨道迁移的结果,属于电荷迁移(CT)发光.     

含硼助熔剂对YAG∶Ce荧光粉晶相、形貌及发光性能的影响

采用高温固相法分别以H3BO3和Na2B4O7作为助熔剂合成了Ce离子掺杂的Y3Al5O12(YAG∶ Ce)黄色荧光材料.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计(PL)对合成出的YAG∶ Ce样品进行了表征,在此基础上研究了H3BO3和Na2B4O7助熔剂浓度对YAG∶ Ce的晶相、微观形貌及光学性能的影响.结果表明,随着H3BO3的增加,发光强度先增大后降低,并且当H3BO3用量为1.5wt;时,发光强度达到最大,同时颗粒分散性最好;然而当增加Na2B4O7用量时,发光强度先增强再降低,晶体发育程度及颗粒分散性先改善再恶化,当用量为6.0wt;时,发光强度最大,颗粒分散性最优.此外,含硼助熔剂由于B离子的引入,有效地提高了YAG晶体对发光中心Ce离子的容纳量.H3BO3和Na2B4O7使Ce离子猝灭浓度分别提高到了0.15和0.10.     

纳米Ag颗粒掺杂方式对NaYF4∶Yb3+/Er3+上转换发光材料发光性能的影响

利用水热法制备了Yb3+,Er3+共掺杂NaYF4上转换发光材料.在实验中引入Ag纳米溶胶,研究了Ag纳米颗粒对NaYF4∶ Yb3+/Er3上转换发光材料结构、形貌和光学性质的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱仪对样品的结构、形貌和光学性能进行了研究.结果表明,生成NaYF4∶ Yb3 +/Er3+反应前加入Ag纳米颗粒可使NaYF4∶ Yb3+/Er3+粉末的衍射峰强度增强;生成NaYF4∶Yb3+/Er3+反应后加入Ag纳米颗粒会使六方相样品部分转变成立方相.生成NaYF4:Yb3+/Er3+发光材料前引入Ag纳米溶胶可以大大提升晶体的结晶质量;生成NaYF4∶Yb3+ /Er3+发光材料后引入Ag纳米溶胶,原有六棱柱直径变小,产物有新的球状晶体生成.生成NaYF4∶Yb3+/Er3+反应前加入Ag纳米颗粒,可使NaYF4∶ Yb3+/Er3+上转换材料的发光强度显著增强,与未掺杂Ag纳米颗粒相比发光强度增加约36;.     

大尺寸PWO:(Mo,Y)晶体发光均匀性的研究

报道了用改进的Bridgman法生长的大尺寸PbWO4:(Mo,Y)晶体发光均匀性的表征研究.通过对大尺寸的PbWO4:(Mo,Y)晶体不同部位的透射光谱、X射线激发发射光谱、光产额和抗辐照损伤能力等光学和闪烁性能的测试,结果表明在实验所涉及的掺杂浓度范围,Mo、Y双掺杂能显著改善PbWO4晶体的发光均匀性,增强其抗辐照损伤能力.     

Bridgman法生长的大尺寸钨酸铅晶体的光学和闪烁性能

本文报道了我们采用改进的Bridgman法为欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上的紧凑型μ子螺线管(CMS)实验生长的大尺寸掺Y3+钨酸铅闪烁晶体,给出了晶体的光学和闪烁性能,如光致发光谱、X射线致发光光谱、纵/横向的透射光谱、光产额以及辐照硬度.测试结果表明,掺Y2O3的钨酸铅晶体光产额很高(>13pe/MeV),且全为100ns以内的快发光,其辐照硬度已接近CMS电磁量能器(ECAL)端帽晶体的要求,同一批晶体彼此间的性能一致性好.     

MgAl2O4:Cr3+单晶光纤生长与荧光温度特性研究

采用激光加热基座法制备了0.5at;Cr3+掺杂镁铝尖晶石单晶光纤.通过XRD、荧光光谱、荧光寿命测试对所制备的单晶光纤的晶相、荧光温度特性进行了实验研究,结果表明所制备的MgAl2O4:Cr3+单晶光纤的主晶相为MgAl2O4晶相,镁铝尖晶石晶相结构并没有因Cr3+掺入而发生改变,在405nmLED激发下,随着温度升高MgAl2O4:Cr3+单晶光纤荧光强度下降,尤其是2E→4A2能级跃迁产生的荧光强度下降明显,同时随着温度的升高,MgAl2O4:Cr3+单晶光纤的荧光寿命随温度单调下降,系统荧光寿命从室温293K的7.74ms下降到723K的0.5ms左右.由于其相对较长的荧光寿命,MgAl2O4:Cr3+单晶光纤非常适合作为荧光温度敏感材料应用于荧光寿命型光纤温度传感器.     

Y3+/Li+和Y3+/Na+双掺杂氟化钡快响应闪烁晶体

氟化钡(BaF₂)晶体是已知响应最快的闪烁晶体,在高能物理、核物理及核医学等领域有着广泛的应用前景。抑制BaF₂晶体的慢发光成分对其工程应用至关重要。本文利用坩埚下降法制备了高Y³⁺掺杂浓度5%、8%、10%(摩尔分数)的BaF₂晶体,并采用Y³⁺与碱金属离子(Li⁺、Na⁺)共掺杂的方法形成电荷补偿阻止间隙F^-的产生,制备了双掺杂型BaF₂快响应闪烁晶体,进而基于优化的5 ns和2 500 ns时间门宽测试方法,研究了Y³⁺掺杂浓度以及Y³⁺与碱金属离子(Li⁺、Na⁺)共掺杂浓度对BaF₂闪烁晶体快/慢成分比的影响规律。结果表明,生长的高浓度Y³⁺掺杂BaF₂晶体的光学质量优异,在220 nm和300 nm处透过率分别高于90%和92%;随着Y³⁺掺杂浓度由0提高至10%,BaF₂晶体的慢发光成分显著降低,快/慢成分比由0.15提高至1.21;生长的Y³⁺/Li⁺及Y³⁺/Na⁺共掺杂BaF₂晶体的慢发光成分较Y³⁺掺杂BaF₂晶体进一步降低,快/慢成分比最高分别可达1.63和1.61。研制的双掺杂BaF₂快响应闪烁晶体有望应用于高能物理、核物理前沿实验等重要领域。     

Ce3+掺杂CsPbBr3纳米晶的制备与性能

采用热注入法制备Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶,利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis、PL、Time-resolved fluorescence spectroscopy、J-V曲线测试等对样品的晶体结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能、发光性能、荧光寿命和荧光太阳能集光器(LSC)的光学效率进行表征。实验结果表明:采用热注入法成功制备出分散性良好、平均晶粒大小为12.26 nm的立方相Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的光学带隙和荧光发射峰强度随着Ce/Pb摩尔比的增加呈现先增大后减小的变化趋势,当n(Ce)/n(Pb)=0.25时,光学带隙达到最大为2.416 eV,发光强度最强,荧光发射峰由纯CsPbBr₃纳米晶的515 nm蓝移到510 nm,Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶的发光性能与稳定性均得到增强。Ce³⁺掺杂CsPbBr₃纳米晶与聚苯乙烯溶液制备复合薄膜型LSC器件的光学效率ηopt最高达到6.81%。     

红外飞秒激光诱导Ce3+掺杂闪烁晶体的上转换发光研究

本文研究了红外飞秒激光照射下Ce3+ 掺杂的YAP和LSO两种闪烁晶体的上转换发光现象.实验发现在飞秒激光泵浦下,这两种晶体的荧光均来自于Ce3+离子的5d-4f跃迁.荧光强度与泵浦光功率之间的依赖关系揭示了Ce3+:YAP和Ce3+:LSO晶体的上转换过程皆由三光子吸收过程所主导.分析表明,Ce3+:YAP和Ce3+:LSO晶体中的三光子吸收是三光子同时吸收.     

New garnet crystal potentially suited for mini-laser devices of 1.5-μm spectral range

In Er:doped crystals, the 1.5-μm (⁴I_13/2–⁴I_15/2) transition is of negligibly small intensity. To intensify this transition, the (Gd,Y)₃(Ga,Sc)₅O₁₂ host crystal has been chosen as a basic medium. The single crystal garnet films with thickness up to 18-μm were grown using the method of liquid-phase epitaxy on Gd₃Ga₅O₁₂ substrates. The 20-at.% maximal concentration of Er³⁺-ions was achieved without luminescence quenching. The up-conversion processes were neutralized by the addition of an Fe-ions sensitizer. At the same level of absorbed pumping power, the luminescence intensity at the 1.5-μm band for the Er:Fe:doped crystal was approximately one to two orders of magnitude higher than that for traditional content. Heavily doped crystals demonstrated broadening of the luminescence band up to 300 nm.     

高光产额钨酸铅(PbWO4)晶体的研究进展

钨酸铅(PbWO4)晶体由于具有高密度、短辐照长度、高的辐照硬度和快发光等特点而成为目前最具发展潜力的闪烁晶体之一,但其光产额低的缺点限制了它在高能领域以外的应用.因此,提高钨酸铅晶体的光产额以使其在PET装置等低能领域获得应用已成为近年来钨酸铅晶体的研究热点.本文综述了高光产额钨酸铅晶体的研究现状,指出了目前存在的问题.结合理论分析,提出采用坩埚下降法晶体生长技术,离子掺杂和退火等措施是进一步提高钨酸铅晶体光产额的主要途径.     

Ce:YVO4晶体的生长及其电荷迁移发光

为探索新型的白光LED荧光粉材料,采用提拉法生长了Ce2(CO3)3掺杂的Ce3+∶YVO4晶体,并对生长晶体的结构和光谱性能进行了表征。通过XRD测试,确定了由提拉法生长的Ce3+∶YVO4晶体的晶相没有发生变化。Ce3+∶YVO4晶体在450 nm处有一个较宽的发射带,在620 nm处有一个明显的发射峰。分析表明,在Ce3+掺杂的YVO4晶体中,铈离子主要以三价离子的形式存在,但在激发光照射下出现的620 nm发射表明有Ce4+存在,并且Ce4+与配位O2-形成了电荷迁移态(CTS)。