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基于Dy:Ln2O3-Al2O3体系的高通量粉体合成、晶体生长和性能研究

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【作者】 王燕练颖姝李坚富朱昭捷游振宇涂朝阳

【机构】 中国科学院福建物质结构研究所中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室)福晶科技福建福晶科技股份有限公司

【摘要】 全固态黄光波段激光在激光显示、雷达、生物医学等方面的重要应用使其成为目前业内的研究热点。本工作选择Dy3+激活Y2O3-Al2O3二元体系作为研究对象,Y元素化学性质活泼、电子磁矩大、旋轨耦合强,且具有独特的4f电子结构,能够与Al、O元素形成晶体结构多样化的材料,如Y3Al5O12(YAG)、YAlO3(YAP)和Y4Al2O9(YAM)等。其中YAG和YAP是人工晶体中综合性能优异的激光基质材料。本工作主要针对黄光波段的发射,制备了不同浓度Dy3+掺杂的YAP、YAG和YAM系列荧光粉,进行物化性能表征和光谱性能研究。结果发现:实现最强黄光发射的Dy3+:YAP、Dy3+:YAG和Dy3+:YAM荧光粉的最佳掺杂浓度分别为2 at.%、4 at.%和1 at.%,三者均为良好的黄光LED应用材料。采用提拉法生长了4 at.%Dy3+单掺的一系列(Lu,Y)3Al5O12晶体,以及Dy与其它稀土离子双掺、三掺的YAG晶体,研究发现:随着Lu3+浓度的增加,单掺Dy系列晶体中4F9/2能级的荧光寿命增强,结合力学性能和其它光谱参数,筛选出Lu1.5Y1.5Al5O12晶体是实现黄光激光的良好基质材料。在Dy/Tb/RE:YAG晶体中,Cr3+的加入抑制了晶体的黄光发射,故Cr3+不是良好的敏化离子材料,而Ce3+的加入将Dy:YAG晶体在黄光波段的发射强度增强了12倍,且将发射光谱半峰宽拓宽了9倍,非常有利于黄光发射,是一种合适的敏化离子材料,从光谱性能和激光实验方面证实了Ce/Dy/Tb:Y3Al5O12晶体是优秀的黄光激光增益介质。

  • 【会议录名称】 中国稀土学会2020学术年会暨江西(赣州)稀土资源绿色开发与高效利用大会摘要集
  • 【会议名称】中国稀土学会2020学术年会暨江西(赣州)稀土资源绿色开发与高效利用大会
  • 【会议时间】2020-10-19
  • 【会议地点】中国江西赣州
  • 【分类号】TN24;TQ422
  • 【主办单位】中国稀土学会、江西省科学技术协会、赣州市人民政府
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