摻Er系列溶膠凝膠硅酸鹽玻璃的制備和光譜性質(zhì)研究.pdf

1、本論文主要利用溶膠凝膠技術(shù)分別制備了Er3+、Er3+：Yb3+、Er3+：Ce3+摻雜的純硅酸鹽玻璃和Er3+摻雜的鋁硅酸鹽玻璃和鉀鋁硅酸鹽玻璃，并研究了它們的近紅外發(fā)光和上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)，以及在鋁硅酸鹽玻璃和鉀鋁硅酸鹽玻璃中K+和Al3+對(duì)Er3+的發(fā)光性質(zhì)的影響機(jī)制。本論文的主要內(nèi)容和得到的主要結(jié)果如下： 1.合成了Er3+單摻、Er3+：Yb3+雙摻、Er3+：Ce3+雙摻的純硅酸鹽玻璃和Er3+單摻的(鉀)鋁硅酸鹽玻璃，

2、測(cè)試并分析了其差熱—熱重分析譜圖；測(cè)量了其XRD譜圖，發(fā)現(xiàn)在1000℃以下，其結(jié)構(gòu)形態(tài)仍為無定形態(tài)，即非晶態(tài)。 2.在單摻Er3+的純硅酸鹽玻璃中，377nm和980nm光分別激發(fā)下，各個(gè)摻雜濃度的玻璃樣品均能觀測(cè)到近紅外1536nm熒光和可見區(qū)熒光，得到純硅酸鹽玻璃樣品中Er3+的最佳摻雜濃度只有0.5％(摩爾比)，這主要是因?yàn)椴Ａе袌F(tuán)簇在一起的Er3+離子之間存在強(qiáng)的交叉弛豫作用，導(dǎo)致了熒光濃度猝滅。在980nm光激發(fā)下，各

3、樣品只有一個(gè)654nm波長(zhǎng)的紅光上轉(zhuǎn)換。 3.在Er3+：Yb3+雙摻的純硅酸鹽玻璃中，980nm光激發(fā)下，Yb3+有效敏化Er3+大大提高了Er3+對(duì)泵浦光的吸收，從而使得玻璃樣品的近紅外發(fā)光和上轉(zhuǎn)換發(fā)光均明顯增強(qiáng)。 4.首次采用溶膠凝膠法制備出Er3+：Ce3+雙摻的純硅酸鹽玻璃，Ce3+的摻入加速了Er3+的4I11/2→4I13/2弛豫，增加了4I13/2→4I15/2輻射躍遷幾率，不僅使紅外發(fā)光1536nm增強(qiáng)

4、；而且因減少了4I11/2能級(jí)的粒子數(shù)布居，使上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度減弱，這對(duì)獲得高效的1536nm光輸出是非常有利的。 5.在純硅酸鹽的基礎(chǔ)上引入Al(NO3)3·9H2O，合成了摻Er3+的鋁硅酸鹽玻璃。引入的A13+在改變樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時(shí)，有效疏散樣品中團(tuán)簇在一起的Er3+離子，降低了Er3+離子之間的交叉弛豫幾率，使樣品的近紅外熒光強(qiáng)度增強(qiáng)20多倍，熒光壽命從4.8ms延長(zhǎng)到7.1ms。 6.通過測(cè)量鋁硅酸鹽玻璃樣品的