鉍鎵酸鹽玻璃中稀土離子的光學(xué)與光譜特性.pdf

1、稀土摻雜材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光在彩色顯示、光存儲、光電子以及醫(yī)療診斷方面有著巨大的應(yīng)用前景，近些年來受到廣泛的關(guān)注。在氧化物玻璃中，鎵酸鹽玻璃的聲子能量低于碲酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃和硼酸鹽玻璃，非輻射弛豫速率小，稀土離子可以在其中獲得高效率的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，因此成為稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料有競爭力的候選基質(zhì)。另外，由于加入氧化鉍后，不僅能進一步降低玻璃的聲子能量，同時有助于提高玻璃的折射率和密度，并獲得高效躍遷發(fā)射，顯示出了鉍鎵酸鹽玻璃廣

2、闊的應(yīng)用空間和良好的發(fā)展前景。因此，我們設(shè)計合成了新型的鉍鎵酸鹽玻璃，研究了稀土離子在其中的光學(xué)和光譜特性，并將其與普通碲酸鹽玻璃進行了比較，取得了以下成果： 1．設(shè)計并制備了30Ga<,2>O<,3>-50Bi<,2>O<,3>-10BaO-5Li<,2>O-5K<,2>O(mol％)(LKBBG)基質(zhì)玻璃。并利用Bio-Rad室溫拉曼分光光度計測試了基質(zhì)玻璃的拉曼光譜，獲得其最大聲子能量為673cm<'-1>，要比普通碲酸鹽

3、玻璃72TeO<,2>-20ZnO-8Na<,2>O(mol％)(TZN)的最大聲子能量低65cm<'->，這說明在氧化物玻璃體系中，LKBBG玻璃具有最低的最大聲子能量。因此在Er<'3+>摻雜的LKBBG玻璃中有望獲得很強的可見上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射。 2．合成制備了0.5wt％Er<,2>O<,3>單摻雜的LKBBG玻璃。利用Brewster定律測試并計算了玻璃的折射率n<,d>=2.22。并對玻璃的吸收光譜和紅外透過光譜展開了測

4、試與分析。根據(jù)J-O理論，求得Er<'3+>的振子強度參數(shù)Ω，(t=2，4，6)分別為5.66×10<'-20>，1.39×10<'-20>和0.74×10<'-20>cm<'2>，并進一步計算出了Er<'3+>在LKBBG玻璃中各能級躍遷的振子強度、自發(fā)輻射躍遷幾率、輻射壽命和熒光分支比等光譜參數(shù)，為進一步研發(fā)新材料作了鋪墊。 3．合成制備了0.2wt％Er<,2>O<,3>單摻雜和0.2wt％Er<,2>O<,3>與0.2w

5、t％Yb<,2>O<,3>共摻雜的LKBBG玻璃。在974nm激光器激發(fā)下觀察到了明亮的上轉(zhuǎn)換熒光，由于Yb<'3+>的加入，使Er<'3+>/Yb<'3+>共摻雜的玻璃體系發(fā)出更明亮、更強烈的綠光。測試并討論了綠光和紅光上轉(zhuǎn)換熒光強度與激光功率的關(guān)系，并判斷出綠光和紅光發(fā)射的吸收過程都為雙光子過程。另外，還與同樣稀土離子摻雜濃度的普通碲酸鹽玻璃(TZN)進行了比較：在相同的測試條件下，0.2wt％Er<,2>O<,3>單摻雜的LKBB

6、G玻璃和TZN玻璃相比，531，548 和 668nm處上轉(zhuǎn)換發(fā)射強度前者分別是后者的7，13和18倍；而在Er<'3+>/Yb<'3+>共摻雜的兩玻璃體系中，比值更大，分別為35，69和123倍。 在新型的鉍鎵酸鹽玻璃中，稀土離子的摻雜將會產(chǎn)生一些重要的上轉(zhuǎn)換熒光性質(zhì)。本文對于Er<'3+>摻雜的新型玻璃體系進行了測試與分析，表明Er<'3+>摻雜的LKBBG玻璃可能成為研發(fā)性能良好的上轉(zhuǎn)換器件的材料。 上述獲得的新的