Li+離子摻雜對(duì)Er3+離子藍(lán)、紫外上轉(zhuǎn)換發(fā)光的增強(qiáng).pdf

1、發(fā)展短波長(zhǎng)固體激光器是稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光的突出應(yīng)用之一。Er3+離子具有豐富的長(zhǎng)壽命亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)，并且能被大功率紅外二極管激光器有效地激發(fā)，具有很強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換能力，是一種優(yōu)良的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激活離子。利用Er3+離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，獲得短波長(zhǎng)固體激光器，具有很大的研究?jī)r(jià)值,值得我們?yōu)橹?。研制Er3+離子短波長(zhǎng)上轉(zhuǎn)換激光器的前提條件是深入研究Er3+離子在紅外激光激發(fā)下多光子上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)和提高其發(fā)光效率。在我們以前的工作中，發(fā)現(xiàn)在Er3

2、+離子摻雜的Y2O3納米晶中進(jìn)一步摻雜Li+離子能極大地增強(qiáng)Er3+離子的可見(jiàn)上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度。在本論文中采用溶膠-凝膠法制備出了以Er3+作激活離子的Y2O3:Er3+/Li+和Y2O3:Yb3+/Er3+/Li+納米晶，并研究了在970nm二極管激光器的激發(fā)下，Li+離子摻雜對(duì)Er3+離子藍(lán)、紫外上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)的影響。
　　在Y2O3:Er3+/Li+體系中，觀察到盡管Li+離子的加入沒(méi)有引起Y2O3晶格晶相的改變，但是卻使其晶

3、胞參數(shù)發(fā)生了變化，這意味著Er3+離子周?chē)木w場(chǎng)環(huán)境發(fā)生了改變。改變了的晶體場(chǎng)環(huán)境使Er3+離子的輻射性質(zhì)發(fā)生了很大變化，Er3+離子中間亞穩(wěn)態(tài)的壽命顯著增長(zhǎng)，這極大地促進(jìn)了Er3+離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，使Er3+離子的藍(lán)、紫外上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)了55-90倍。在Y2O3:Er3+/Li+納米晶中，增強(qiáng)后的Er3+離子的藍(lán)、紫外上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度能達(dá)到Y(jié)2O3:Er3+體材料中的50％。此外，在體材料中摻雜Li+離子對(duì)Er3+離子的藍(lán)、紫外上

4、轉(zhuǎn)換發(fā)光也具有明顯的促進(jìn)作用。
　　在Yb3+/Er3+/Li+體系中，發(fā)現(xiàn)在摻雜高濃度的敏化離子Yb3+后，摻雜Li+離子，能進(jìn)一步增強(qiáng)Er3+離子的藍(lán)、紫外上轉(zhuǎn)換發(fā)光。摻雜15mol%的Li+離子時(shí)使Er3+離子的藍(lán)、紫外上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度增加了約30倍。研究表明，這種增強(qiáng)同樣得益于Li+離子摻雜引起的Er3+離子中間亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)壽命的增長(zhǎng)。在Yb3+/Er3+/Li+體材料中，Li+離子的加入對(duì)Er3+離子的藍(lán)、紫外上轉(zhuǎn)換發(fā)光也具

5、有明顯的促進(jìn)作用。另外，研究發(fā)現(xiàn)Li+離子的加入也引起了Er3+離子綠色和紫外上轉(zhuǎn)換熒光光子過(guò)程的改變。在Y2O3:Yb3+10mol%/Er3+1mol%納米晶中Er3+離子綠色和紫外上轉(zhuǎn)換熒光分別表現(xiàn)為三光子和四光子過(guò)程；當(dāng)加入15mol%的Li+離子后，Er3+離子的綠色和紫外上轉(zhuǎn)換熒光分別表現(xiàn)為兩光子和三光子過(guò)程。研究表明，這種光子過(guò)程的變化來(lái)源于Li+離子摻雜導(dǎo)致的Er3+離子之間的交叉弛豫過(guò)程2H9/2+4I15/2→4S3