釹釔共摻氟化鈣納米粉體結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、納米材料在一維空間具有小尺寸，微晶由表面原子數(shù)目以及電子態(tài)的量子約束所影響，從而引起了不同于一般材料所具有的新穎性質(zhì)，特別是在熒光材料方面，因其發(fā)射壽命、熒光量子效率以及濃度猝滅都強(qiáng)烈依賴于粒子的尺寸。CaF2由于其穩(wěn)定性及非吸濕性成為最具吸引力的氟化物材料，目前有很多關(guān)于稀土摻雜氟化物的合成和性能研究，尤其在激光器研究方面。Nd3+離子具有很寬的吸收帶，泵浦閾值低、吸收和發(fā)射截面都較大，是一種性能優(yōu)良的增益介質(zhì)。在激光應(yīng)用方面，Nd3

2、+離子是最早且最廣的，已經(jīng)可作為100多種基質(zhì)材料的激活離子。Nd3+離子在808nm附近具有較大的吸收，可實(shí)現(xiàn)1064nm波長激光輸出，共摻Y(jié)3+離子可以形成[Nd3+-Y3+]激活中心，并能取代原有的[ Nd3+-Nd3+]團(tuán)簇體結(jié)構(gòu)，由于[Nd3+-Y3+]團(tuán)簇體的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，在晶體中產(chǎn)生了豐富的多格位，從而能夠降低或防止稀土離子和某些交叉弛豫引起的能量轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的濃度淬滅效應(yīng)，因而對光學(xué)性能的提高有較明顯的作用，能夠增加發(fā)射線

3、寬并能在1.06μm處實(shí)現(xiàn)連續(xù)波運(yùn)轉(zhuǎn)。本文采用化學(xué)沉淀法合成并采用兩種干燥方法制得Nd,Y:CaF2納米粉體，主要探索不同的反應(yīng)因素對制備粉體結(jié)構(gòu)和性能的作用。本研究所采用的方法、研究的內(nèi)容和結(jié)果分析表現(xiàn)如下：
　　1.選擇化學(xué)沉淀法合成了Nd,Y:CaF2納米粉體，并利用X射線衍射儀、場發(fā)射掃描電鏡、粒度分析儀、紅外光譜儀、吸收光譜儀等測試手段探索了Nd,Y:CaF2納米粉體的晶格結(jié)構(gòu)、形貌、分散性、粒度分布以及光學(xué)性能的影響。

4、研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所獲得粉體形貌近似成球形，晶粒尺寸在18-25nm范圍內(nèi)，分散性較好，結(jié)晶較好，存在雜質(zhì)離子。
　　2.分別研究不同Nd,Y摻雜含量對CaF2納米粉體的影響，當(dāng)固定Y3+摻雜為2at％時(shí)，Nd3+的摻雜為4 at%時(shí)的顆粒分散性最好、粒度分布最窄。隨著Y3+摻雜量的增加，晶胞參數(shù)增加，半高寬也逐漸增加，說明結(jié)晶度降低，晶格缺陷增加。ICP結(jié)果表明，2%Nd,4% Y:CaF2樣品 Nd3+離子的實(shí)際摻雜摩爾百分?jǐn)?shù)為1

5、.98%，Y3+離子的實(shí)際摻雜摩爾百分?jǐn)?shù)3.78%，說明稀土離子很好地?fù)竭M(jìn)到了CaF2晶格中。
　　3.研究了不同燒結(jié)溫度對合成的 Nd,Y:CaF2納米粉體的結(jié)構(gòu)及性能影響，低溫（200℃）煅燒時(shí)，晶粒尺寸變化不大，當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，顆粒逐漸長大，形貌邊界更加清晰，雜質(zhì)離子的去除效果也更好，吸收強(qiáng)度基本呈上升到趨勢，但是溫度達(dá)到800℃時(shí)，吸收強(qiáng)度反而大幅度下降且對雜質(zhì)離子的排除同600℃相比基本沒有多大變化。綜合考慮一次粒徑和