Cr3+、Ho3+摻雜的Al2O3粉體、薄膜的制備及發(fā)光性能研究.pdf

1、作為第一種投入使用的激光介質(zhì)材料，Al2O3以其良好的機械性能、抗腐蝕性能和光學性能被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、醫(yī)療、科研等多個領(lǐng)域。其中，Cr3+摻雜的紅寶石激光器仍是當今制備大功率激光器的主要材質(zhì)之一；Ti摻雜的飛秒級藍寶石激光器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用亦無可取代。如何制備出能在不同波段產(chǎn)生高質(zhì)量、大功率激光的介質(zhì)材料仍是當今激光技術(shù)發(fā)展的熱點之一。本文采用球磨法、脈沖激光沉積法分別制備了不同濃度Cr3+、HO3+摻雜Al2O3粉體、薄膜，實驗內(nèi)容及

2、結(jié)果如下：
　　 1.高能球磨法制備了Cr3+：Al2O3粉體，1200℃退火2 h。樣品結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)α-Al2O3，粒徑22～25 nm。以579nm為激發(fā)波長，樣品發(fā)射光譜顯示：469nm、482 nm、492 nm出現(xiàn)Al2O3中F+色心引起的發(fā)光峰。694 nm處出現(xiàn)由Cr3+離子2-A→4A2能級躍遷引起的發(fā)射峰，并且該峰在03wt％摻雜時強度最高，隨著摻雜濃度的進一步提高，出現(xiàn)濃度淬滅引起的發(fā)光強度減弱。
　

3、　 2.采用PLD法在Si(100)上制備了Cr3+：Al2O3薄膜，樣品為γ相Al2O3。薄膜平均粒徑250 nm，基本保持了靶材中各元素比例，同時有氧空位產(chǎn)生。與Al2O3粉末相比，薄膜在320 nm、386 nm處發(fā)光強度有明顯增強。歸結(jié)為薄膜中氧空位增加，雙氧空位形成的F2色心、F2+色心濃度提高，導(dǎo)致樣品在該波段發(fā)光強度提高。1wt％Cr3+摻雜薄膜在694 nm出現(xiàn)Cr3+離子由2-A能級躍遷至4A2能級引起的發(fā)射峰。

4、r>　　 3.采用高能球磨法制備了Ho3+：Al2O3粉體，1200℃退火2 h。樣品結(jié)構(gòu)為α-Al2O3，粒徑35.36 nm。樣品在454 nm、540 nm出現(xiàn)Ho3+離子5I8能級躍遷至5G6(5F2，3K8，5F1)能級、5I8能級躍遷至5F4(5S2)能級引起的吸收峰。
　　 4.PLD法制備了Ho3+：Al2O3薄膜，樣品呈γ-Al2O3結(jié)構(gòu)。用579 nm波長光作為激發(fā)光源，除Al2O3內(nèi)氧缺位形成的色心引起的