通过不同电荷补偿方式在CaMoO₄:Yb³⁺粉末中获得增大的下转换效率和显著增强的红外发光强度

【作者】 曹雪琴； 魏涛； 陈永虎； 尹民；

【机构】 中国科学技术大学物理系； 合肥工业大学机械与汽车工程学院；

【摘要】 基于前期对CaMoO₄:Yb³⁺红外下转换粉末材料研究的基础上,我们对材料进行不同的电荷补偿,即（1）掺杂碱土金属离子M⁺,通过2Ca²⁺→Yb³⁺⁺M⁺,M⁺为Li⁺,Na⁺,K⁺实现电荷平衡;（2）间接电荷补偿即3Ca²⁺→2yb³⁺空穴来实现电荷的匹配,获得了进一步非常有意义的结果:与未进行电荷补偿的样品相比,在266nm激发下,适当的电荷补偿使CaMoO₄:Yb³⁺粉末材料的下转换效率提高了很多,Yb³⁺离子的红外发光强度也大大的增强了。所有的样品都是用溶胶凝胶法制备,通过测量样品的结构和形貌,发现进行电荷补偿后的样品的颗粒大小比没有进行电荷补偿的样品的颗粒粒径要大,特别是进行掺杂Li⁺离子的样品,呈均匀的球状,晶界和空隙较其他样品都少得多;测量样品的吸收谱发现,不同的电荷补偿会很大的影响样品对光的吸收能力:进行间接补偿和掺有Li⁺离子的样品在紫外波段的吸收能力比未进行电荷补偿的样品要强得多,而掺杂Na⁺,K⁺离子的样品在此波段的吸收能力却比其更弱;另外还研究了各样品中Yb³⁺离子的红外发光强度和样品495nm可见发射强度的变化情况,相比于没有进行电荷补偿的样品,进行间接电荷补偿和掺杂Li⁺离子样品可见部分的发光强度都大大减弱了,而前者的红外发光强度较之则高出了达20多倍,掺Li⁺离子的也较之高出了达14倍之多。这表明这两个样品中,从MoO₄^2-到Yb³⁺离子的能量传递效率更高;进一步测量并分析计算样品的495nm可见发射的荧光衰减曲线发现,这两个样品中能量从MoO₄^2-到Yb³⁺离子的能量传递速率较其他样品要快得多,计算相应的量子效率发现提高了很多。因而掺杂Li⁺离子能最大的改善样品的形貌结构,增大样品的颗粒,也能最大的提高下转换效率;但是进行间接电荷补偿则会最大程度上提高样品的红外发光强度,其根本原因是提高了样品在紫外波段吸收能力。更多还原