稀土摻雜氧化鋁粉末的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性研究.pdf

1、本文采用非水性溶膠-凝膠工藝制備了Er3+摻雜和Er3+-Yb3+共摻雜Al2O3，用差熱-熱重分析(DTA-TG)、紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)和熒光光譜檢測等方法系統(tǒng)的研究了Er3+，Yb3+摻雜濃度和燒結(jié)溫度對(duì)摻雜Al2O3結(jié)構(gòu)，及上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性的影響，揭示了摻Er3+和Er3+-Yb3+共摻雜Al2O3體系的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制，綠色和紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光均為雙光子上轉(zhuǎn)換吸收過程。研究了基于Er3+摻雜Al2O3和Er3+-Y

2、b3+共摻雜Al2O3的熒光強(qiáng)度比技術(shù)，討論了在光學(xué)高溫傳感方面的潛在應(yīng)用。 文章建立了0-5mol﹪Er3+摻雜濃度，550-1250℃燒結(jié)溫度的Er3+摻雜Al2O3的Er-Al-O系相組成圖，體系中存在γ-(Al,Er)2O3，θ-(Al,Er)2O3，α-(Al,Er)2O3，Al10Er6O24和ErAlO3等5種相。Er3+的摻雜促進(jìn)γ和θ相非晶化，隨著摻雜濃度升高，非晶化趨勢(shì)加劇，且對(duì)γ→θ和θ→α相變的抑止作用增

3、強(qiáng)。Er3+摻雜濃度為5mol﹪時(shí)，γ→θ和θ→α相變溫度較未摻雜的Al2O3分別提高了約60℃和110℃。Er3+摻雜Al2O3具有發(fā)射波長為523、545nm的綠色和660nm的紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性，其上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度隨著γ→θ→α相變而增加，其中α相由于具有較低對(duì)稱性而更利于Er3+的上轉(zhuǎn)換發(fā)光。Er3+摻雜Al2O3粉末的綠色和紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光均為雙光子上轉(zhuǎn)換吸收過程。Er3+摻雜濃度為0.1mol﹪時(shí)，其上轉(zhuǎn)換過程主要為激發(fā)態(tài)吸收4

4、I11/2+aphoton→4F7/2和4I13/2+aphoton→4F9/2過程；Er+摻雜濃度增加到1mol﹪時(shí)，交叉弛豫4I11/2+4I11/2→4I15/2+4F7/2和4I11/2+4I13/2→4F9/2+4I15/2過程也起一定作用。 將熒光強(qiáng)度比技術(shù)應(yīng)用于Er3+摻雜和Er3+-Yb3+共摻雜Al2O3。在溫度范圍分別為295-773K和295-873K，泵浦功率分別為800mW和350mW條件下，基于Er3