Ni2+掺杂近化学计量比铌酸锂晶体的生长及光谱特性

以K2O为助熔剂,在较大的固液界面温度梯度条件下,应用坩埚下降法技术生长了初始Ni2 掺杂摩尔分数为0.5%的近化学计量比铌酸锂晶体。测定了晶体的吸收光谱,观测到由Ni2 离子在八面体中3A2g(F)→3T1g(P)、3A2g(F)→3T1g(F)、3A2g(F)→3T2g(F)能级的正常自旋允许跃迁所产生的381 nm,733 nm,1280 nm吸收峰和3A2g(F)→1T2g(D)和3A2g(F)→1E(D)能级的自旋禁戒跃迁产生的430 nm与840 nm吸收峰。从晶体紫外吸收边的位置初步估算其摩尔分数比x(Li )/x(Nb5 )为0.981。根据晶体分裂场理论和吸收光谱,计算了Ni2 在该铌酸锂晶体中的晶格场分裂参量Dq=781 cm-1、Racah参量B=1096 cm-1与C=4353 cm-1。研究了在不同激发波长下晶体在可见光波段的荧光特征,观察到500~630 nm的绿色与800~850 nm的红色荧光发射带,它们归结为1T2g(D)→3A2g(F)与1T2g(D)→3T2g(F)的能级跃迁所致。     

Mn2+∶BeAl2O4晶体的光谱特性

应用提拉法技术,采用BeO∶Al2O3∶MnO摩尔比为100∶99.85∶0.30的化学组分配比和二次化料过程,选用约60℃的固液界面温度梯度与1 mm/h生长速度等工艺参量,成功地生长出了Mn2 离子掺杂、无气泡、无云层和核心、尺寸约45 mm×80mm的粉红色Mn2 ∶BeAl2O4晶体。测定了不同部位晶体的激发光谱与荧光光谱。沿着晶体生长方向,晶体颜色逐步变深。在Mn2 ∶BeAl2O4荧光谱中观测到发光中心为543nm的荧光带,这归属于Mn2 的4T1(4G)→6A1(6S)能级跃迁所产生。在其激发光谱中观测到218nm的激发峰,这归属于电子从Mn2 基态到导带的电荷转移跃迁所致。从Mn2 离子的绿色发射情况可以推断Mn2 处于晶体中四面体场中,它取代晶体中Be2 离子的格位。从不同部位晶体的激发峰强度与颜色变化可以得到Mn2 在BeAl2O4晶体中的有效分凝系数小于1。     

LiNbO3:Cr:ZnO晶体生长和光谱特性的研究

采用提拉法从近化学计量比的熔体中生长出尺寸为φ20 mm×50 mm的优质LiNbO3:Cr:ZnO(CZLN)晶体,其光学均匀度为7.59(10-5).进行了吸收和荧光光谱的测定研究.吸收谱测试表明:Cr3 离子在晶体中有2个宽且强的吸收带及1个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为480和660 nm,对应于4A2→4T1和4A2→4T2两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁,在4A2→4T2吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰,其波长为727nm,对应于4A2→2E(R线)的跃迁.荧光测试表明:当激发波长为660 nm时,CZLN晶体荧光宽带和1个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为802～988 nm,峰值波长为871 nm,对应于4T2→2E,4A2的联合能级跃迁,荧光线峰波长约为754 nm,其强度较弱,相应于2E→4A2(零声子线)能级跃迁.计算了晶场强度和Racah参数,其Dq/B=2.72,晶体属于强场介质.研究表明,CZLN晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出.它又具有较大的倍频系数,有望实现420 nm附近紫外的自倍频激光输出.     

过渡金属Co2+离子掺杂ZnS硫化物纳米晶制备与中红外发光特性研究

利用不含有机相的简单水热法制备了Co^2+∶ZnS纳米晶,纳米晶具有立方闪锌矿结构,平均晶粒尺寸约为8.3 nm,在808 nm激光泵浦下具有2~5μm波段的中红外荧光发射,中心波长位于3400 nm和4700 nm,分别对应Co^2+离子的4T2(F)→4 A 1(F)和4T1(F)→4T2(F)的能级跃迁.进一步将制备的纳米晶在还原气氛下进行800℃热处理,获得立方闪锌矿和纤锌矿混合晶型的纳米晶,平均晶粒尺寸增大到22.5 nm左右,热处理后的纳米晶表面羟基含量更低,中红外荧光发射强度显著提高.该Co^2+∶ZnS纳米晶的制备方法简单、在制备过程中不引入有机相等荧光淬灭中心,同时证明通过后热处理过程可以进一步减少表面缺陷及羟基含量,使荧光强度得到大幅提升.     

CaWO4晶体中F型色心电子结构的研究

运用相对论的密度泛函离散变分法(DV-Xa)研究了CaWO4晶体中F型色心的电子结构.计算结果表明,F和F+心在禁带中引入了新的施主能级;分析了晶体内可能存在的光学跃迁模式,并通过过渡态的方法计算了F,F+心跃迁到导带底的能量分别为1.92 eV和2.42 eV.因此,从理论上推断了F和F+心在CaWO4晶体中可能引起650nm和515 nm的吸收,由此说明CaWO4晶体中650 nm和515 nm吸收带起源于晶体中的F和F+心.     

Na~+对尖晶石结构Co_((1-x))Na_xCr_2O_4电子结构及光学性质的影响

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,系统研究了Na+四面体掺杂Co(1-x)NaxCr2O4体系的基态结构参数、能带结构、电子态密度、磁矩和光学性质。当Na+掺杂离子数分数x为0.125时,计算结果表明Na+四面体掺杂(Co位)比八面体掺杂(Cr位)容易进行。对Na+四面体掺杂体系Co(1-x)NaxCr2O4,计算发现,随着Na+掺杂离子数分数增加,体系的晶格参数逐渐增大,晶胞的磁矩和禁带宽度均减小。同时,费米能级进入价带部分更深。此外,光学性质的结果显示Na+可以使CoCr2O4的吸收光谱发生红移,并在低能区有很强的吸收,表明Na+能极大地提高CoCr2O4对可见光的吸收和光催化效率。     

Cr3+:GdAl3(BO3)4晶体生长和光谱特性的研究

采用顶部籽晶法从K2 Mo3 O10 B2 O3 助熔剂体系生长出尺寸为 30mm的Cr3 :GAB晶体 ,吸收谱测试表明 :Cr3 离子在晶体中有两个宽且强的吸收带及一个微弱的吸收线 ,两宽带中心的波长为 4 2 0和 5 95nm ,对应于 4A2 →4T1和4A2 →4T2 两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁 ,在4A2 →4T2 吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰 ,其波长为 6 81nm ,对应于 4A2 → 2 E(R线 )的跃迁。荧光测试表明 :Cr3 :GdAl3 (BO3 ) 4(CGAB)晶体荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存 ,宽带范围为 6 5 0～ 85 0nm ,峰值波长为 72 3nm ,对应于4T2 → 2 E ,4A2 的联合能级跃迁 ,荧光线峰波长约为 70 0nm ,其强度较弱。计算了晶场强度和Racah参数 ,其中Dq/B =2 371,晶体属于中阶场介质。研究表明 ,CGAB晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求 ,且有良好的物化性能 ,可以实现宽频带可调谐激光输出。它又具有较大的倍频系数 ,有望实现 35 0nm附近紫外的自倍频激光输出。     

Tm∶YVO4晶体中Tm3+的发光研究

测量了Tm∶YVO4 晶体的吸收光谱 ,以 34 6nm、36 3nm(1D2 )、475nm(1G4 )、6 98nm (3 F2 ,3 F3 )和 80 1nm(3 H4 )光激发时的发射光谱 ,以及位于 45 4nm (1D2 → 3 F4 )、475nm (1G4 → 3 H6)、6 46nm (1G4 → 3 F4 )、80 6nm(3 H4 →3 H6)的荧光谱线的激发光谱 ,对测量的结果进行了详细分析 ,解释了离子能级间的跃迁过程。提出了Tm∶YVO4 晶体基质与Tm3 + 之间的能量交换的概念和新的跃迁通道 ,证实了存在1D2 +3 H6→1G4 +3 F4 以及1G4 +3 H6→3 H4 +3 H5的能量传递过程 ,还可能存在交叉弛豫过程 1G4 +3 H6→3 F2 +3 F4 。这些过程使得Tm∶YVO4 晶体难以实现1D2 能级上转换发光 (4 5 4nm左右 ) ,但 475nm的上转换发光 (1G4 →3 H6)较强 ,3 F4 能级是潜在红外激光发射能级。     

Co,N共掺杂锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

二氧化钛(TiO2)作为一种性能优良的光催化剂已经被广泛地研究和使用. 本研究中利用了第一性原理和GGA+U方法, 对锐钛矿结构TiO2晶体三种可能的(Co,N)共掺杂体系的几何结构、形成能、电子结构和光吸收系数进行了研究, 并与单掺杂(Co/N)体系进行了对比. 结果表明, 在三种共掺杂TiO2中, Co与N相邻时晶格畸变最小, 但掺杂原子周围晶格畸变较大;同时, 较低的形成能表明此种共掺杂结构最容易形成;此外, 因为Co与N成键, 其杂质能级的数目与能量较其他共掺杂结构有较大差异. (Co,N)共掺杂体系与未掺杂TiO2的相比, 其禁带宽度较小, 禁带中存在杂质能级, 因此其吸收边红移, 在可见光波段有较好的光吸收能力. 故(Co,N)共掺杂可以很好地提升锐钛矿型TiO2在可见光波段的光催化性能.     

钙钛矿结构B位双掺杂LaMg_(0.34)Ni_xFe_(0.66-x)O_3的红外辐射性能

采用溶胶-凝胶法制备了纯的和Mg~(2+)-Ni~(2+)掺杂的LaFeO_3,并对它们在近红外波段的发射率进行了研究和比较。结果表明,34%(摩尔分数)的Mg~(2+)和23%(摩尔分数)的Ni~(2+)掺杂的LaFeO_3即LaMg0.34Ni0.23Fe0.43O_3在0.2~2μm波段的红外发射率达到了0.966,远高于未掺杂LaFeO_3的0.446。Mg~(2+)-Ni~(2+)共掺杂能够显著提高LaFeO_3在近红外波段的发射率的原因在于Mg~(2+)、Ni~(2+)进入铁酸镧的晶格中取代Fe3+,引入了杂质能级,氧空位浓度增加,提高了杂质能级吸收以及氧空位吸收,掺杂引起的晶格畸变使得晶格振动吸收增强;此外,电子在Fe3+和Fe4+之间的极化跃迁,也增强了化合物在相应光谱区域的吸收性能。     

Growth and optical properties of Cr~（3＋）-doped CdWO_4 single crystals

A high-quality Cr 3+:CdWO4 single crystal at a size of approximatelyΦ25×80 mm is grown using the Bridgman method with CdO,WO3,and Cr2O3 as raw materials and their molar ratio of 100:100:0.5.The temperature gradient of solid-liquid interface at growth is approximately 50?C/cm and the growth rate is 0.05 mm/h.The X-ray diffraction(XRD),absorption,excitation,and emission spectra of different parts of the as-grown and O2-annealed crystals are investigated.Two strong broad optical absorption bands of about 472 and 708 nm are observed,and they are associated with the transitions 4 A2→ 4 T1 and 4 A2→ 4 T2.The weak 4 T2→ 2 E transition(the R-line)at 632 nm is also observed.The crystal-field parameter Dq and the Racah parameters B and C are estimated to be 1 412.4,776.8,and 3 427.6 cm? 1,respectively,according to the absorption spectra and crystal-splitting theory.A broadband fluorescence at about 1 000 nm due to 4 T2→ 4 A2 transition is produced by exciting the samples at 675 nm.After being annealed in an O2 atmosphere,the crystals become more transparent,while the effective light absorption of Cr 3+ ions is evidently enhanced and the emission intensity is also strengthened due to the reduction of oxygen vacancies in the CdWO4 crystal after annealing.     

γ射线辐照与O2退火对Bi∶CdWO4单晶体光谱性能的影响

用500和800℃,在氧气下,对掺Bi钨酸镉晶体进行热退火处理,测定了处理后晶体的吸收光谱与发射光谱。随退火处理温度的升高晶体的吸收强度降低,吸收边带发生蓝移。在373与980nm的光激发下,分别观察到发光中心为528nm的CdWO4晶体本征发光与发光中心为1 078nm的Bi 5+发光。晶体样品通过高温氧气处理,发光中心为528nm的荧光带强度增强,但发光中心为1 078nm的荧光带强度变弱。这可能是由于氧退火使Bi 5+转化成Bi 3+所致。经退火处理后,晶体的颜色逐渐变浅,透光率明显提高,这是由于晶体中氧空位减少所致。经γ射线辐照处理后,528nm处的发光增强,而1 078nm处的发光减弱,这可能是由于γ射线辐照后导致Bi 5+变成Bi 3+。     

Co-transition absorption property of K2ZnCl4:Co2+ crystal

Single-crystal K(2)ZnCl(4) doped with Co2+ has been grown successfully by use of the Czochralski technique. The absorption spectrum of the crystal was measured. The most intense line, centered at 650 nm, was associated with the transition (4)A(2)-->(4)T(1P), and a novel and important result that corporate transition (co-transition) between (4)A(2)-->(4)T(1F) and (4)A(2)-->(4)T(2) of Co2+ in the region of 1300-2400 nm was found and discussed. The mechanism that caused the phenomenon was explained by energy-level splitting theory. In the tetrahedral approximation, using the quantum and Tanaba-Sugano theories, Racah parameter B and crystal field parameter 10Dq were calculated. The optical energy gap, deduced to be 4.82 eV, was lower than that of pure K2ZnCl4.     

Tm3+掺杂CdWO4单晶的发光特性

用坩埚下降法生长获得了尺寸为φ25 mm×90 mm、Tm₂O₃初始掺杂摩尔分数为0.5%的CdWO₄单晶。晶体的颜色由上部血红色逐渐加深至下部的黑褐色。对不同部位的晶体薄片进行800 ℃的氧化处理,测定了处理前后不同部位的吸收光谱和FTIR红外光谱。经氧气退火处理后,由于氧空位缺陷减少,晶体的颜色明显变淡。在吸收光谱中观测到421,684,805 nm的吸收带。其中421 nm的吸收峰随退火温度的升高而逐步减弱,经800 ℃处理后基本消失。在808 nm激光二极管激发下,观察到中心波长为1.5 μm和1.8 μm的荧光发射,分别对应于Tm³⁺的³H₄→³F₄,³F₄→³H₆的能级跃迁。     

Dy3+掺杂Sr1-xCaxMoO4的制备及发光性能研究

采用高温固栩法制备了Dy<'3+>掺杂的Sr1-xCaxMoO<,4>荧光粉.利用XRD、SEM、激发发射光谱以及色参数等研究了所制备荧光粉的结构和发光性能以及x值埘荧光粉性能的影响.XRD图像农明当x=1和x=0时样品为CaMoO<,4>和SrMoO<,4>单一相.SEM 图像表明在750℃下煅烧3 h制备的样品粒径为0.2～1.0μm,适合同态发光器件的要求.监测576 nm得到的样品的激发光谱由250～340 nm之间的一个宽带和340～460 nm之间的一系列尖峰组成.改变Sr/Ca的值,电荷迁移带激发峰位置发生变化,而窄带跃迁的激发峰强度发生变化.用350 nm波长激发样品得到的发射谱由峰值位于480和576 nm的两个窄带组成,它们是由和跃迁引起的.黄色发射峰和监色发射峰的强度比Y/B随着Sr/Ca比值的变化而变化.     

Highly efficient, 0.84 slope efficiency, 901 nm, quasi-two-level laser emission of Nd in strontium lanthanum aluminate

The possibility of using direct pumping into the emitting level of the Nd3+ ion in magnesium-compensated strontium lanthanum aluminate (Sr(1-x)La(x-y)Nd(y)Mg(x)Al(12-x)O19) to improve 900 nm 4F(3/2) --> 4I(9/2) laser emission is discussed. Selection of the composition parameters x and y for optimization of laser emission and reduction of heat generation is based on the spectroscopic and crystal growth characteristics. Pumping in the 865.5 nm absorption band 4I(9/2)(Z1) --> 4F(3/2)(R1) transforms the laser process into a quasi-two-level scheme of very low (below 4%) quantum defects. A very high slope efficiency (over 84%) for 901 nm continuous-wave laser emission is demonstrated with Ti:sapphire laser pumping in this band for a crystal with x = 0.4 and y = 0.05.     

LnZr(BO3)2:Eu3+(Ln=Ba,Sr)的真空紫外光谱特性的研究

采用高温固相法合成了Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3 系列样品,样品Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3 激发谱在130～170nm和230 nm区域有两个很强的吸收带,位于130～170nm的吸收带主要是硼酸盐基质的吸收;位于230nm附近的吸收主要是Eu3 电荷转移态的吸收.当在样品中以Al部分取代Zr时,电荷转移态的吸收明显增强,并且Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3 发射强度也会明显增强;随着x的增大,硼酸盐基质的吸收强度减弱,基质吸收带的主峰值向低能方向移动了大约30 nm.样品Ba(1-x)SrxZr(BO3)2:Eu3 在147nm激发下,发射出主峰值位于616nm的强红光,对应Eu3 电偶极(5D0→7F2)跃迁发射.     

大尺寸掺钛铝酸铍(Ti~(3+):BeAl_2O_4)激光晶体的提拉法生长

应用提拉法技术,采用BeO:Al2O3:Ti2O3摩尔比=100:99.85:0.15的化学组分配比,以及选用合适的固液界面温度梯度与生长速度等优化工艺条件,成功地生长出了T3+离子掺杂、无气泡、无云层和核心、尺寸≈Ф60mm×85mm的粉红色Ti3+:BeAl2O4大尺寸晶体。测定了Ti3+:BeAl2O4晶体的激发与荧光光谱。沿着晶体生长方向,晶体的颜色变深。在激发光谱中观测到了502 nm与567nm的激发峰,在发射光谱中观察到了发光中心为710nm的宽带荧光。两激发峰与Ti3+离子的2T2→2E能级跃迁有关,710nm的荧光峰是由振动能级2E→2T2产生的。从不同部位晶体的吸收强度和颜色变化可得到Ti3+离子在BeAl2O4晶体中的有效分凝系数小于1。