稀土離子摻雜BaTiO-,3-光波導薄膜的制備、結構與光譜性質.pdf

1、該文分為三個部分:第一部分是背景介紹;第二部分為BaTiO<,3>光波導薄膜與粉末的溶膠—凝膠法制備及其性質的表征;第三部分介紹了溶膠—凝膠法制備的Er<'3+>離子單摻雜和Er<'3+>/Yb<'3+>離子雙摻雜BaTiO<,3>薄膜與粉末的結構和發(fā)光性質,并對發(fā)光的機理進行了探討.首先介紹了相關的背景知識,包括光電子材料和光波導薄膜的發(fā)展狀況、溶膠—凝膠法、光波導理論和稀土離子的發(fā)光.比較了溶膠—凝膠法和其它物理、化學方法的優(yōu)劣,闡

2、述了它在制備稀土離子摻雜BaTiO<,3>光波導薄膜中的優(yōu)勢.光波導理論是導波光學的理論基礎,對于制備合適的BaTiO<,3>光波導薄膜具有一定的指導作用.稀土離子發(fā)光理論是合理解釋Er<'3+>和Er<'3+>/Yb<'3+>摻雜的BaTiO<,3>薄膜和粉末材料中的發(fā)光現(xiàn)象的理論依據(jù).第二部分,用溶膠—凝膠法制備了BaTiO<,3>薄膜和粉末.BaTiO<,3>薄膜是用自行設計制作的拉膜機制得的.對樣品進行了結構和光波導特性的測試.

3、測試內容包括干凝膠的熱重—差熱分析、粉末和薄膜的XRD、粉末的FT-IR測試和單層薄膜的透射電子顯微鏡形貌觀察,以及利用m-line裝置測量多層膜的厚度、折射率、光波傳導模式和孔隙度等.第三部分著重分析了不同波長激發(fā)下的Er<'3+>單摻雜和Er<'3+>/Yb<'3+>雙摻雜BaTiO<,3>薄膜和粉末材料的發(fā)光光譜,對其中的發(fā)光峰進行了指認,分析了發(fā)光機理.在785nm光子激發(fā)下的Er<'3+>:BaTiO<,3>薄膜中,觀察到52

4、6nm和548nm處的綠色上轉換發(fā)光峰(分別對應于Er<'3+>離子的<'2>H<,11/2>→<'4>I<,15/2>、<'4>S<,3/2>→<'4>I<,15/2>躍遷)以及660nm處的紅色上轉換發(fā)光峰(對應于Er<'3+>離子的<'4>F<,9/2>→<'4>I<,15/2>躍遷);主要的上轉換機理為Er<'3+>離子的激發(fā)態(tài)吸收和Er<'3+>離子間的能量傳遞.在980nm紅外激光激發(fā)下的Er<'3+>/Yb<'3+>:Ba