钬镱双掺铌酸钾锂晶体生长及其发光特性研究

摘要

由于稀土离子掺杂上转换发光材料可以将近红外波段的光波泵浦到可见光波段或者是紫外波段，因而该材料受到了广泛的关注。上转换发光材料目前已经广泛应用于太阳能电池、颜色显示和固态激光器等领域。铌酸钾锂（KLN）单晶是一种具有典型钨青铜结构的铁电材料,具有优异的热电、非线性光学、压电和铁电特性，目前被认为是一种非常有应用前景的材料。本论文将对Ho3+/Yb3+:KLN晶体的生长、结构特性和吸收光谱和上转换发光性能进行实验研究和理论分析。
　　使用逐步降温法摸索了不同的KLN晶体配比，并生长出不同Ho3+掺杂浓度的Ho3+/Yb3+:KLN单晶。利用X射线衍射技术研究了晶体的结构特性。
　　该单晶的紫外-可见-近红外光学吸收光谱通过分光光度计进行测量。观测到了KLN晶体的紫外吸收边和Ho3+的在400-1000nm的典型吸收峰。基于Judd-Ofelt理论研究了Ho3+的吸收光谱特性，通过测量所得的吸收光谱，计算了强度参数、自发跃迁概率、荧光分支比、辐射寿命和积分发射截面等参数。
　　测量了975nm激光激发下Ho3+/Yb3+:KLN单晶的上转换荧光光谱。观测到了650nm上转换红光和545nm上转换绿光，发现随着Ho3+掺杂浓度的增加，峰位并未发生变化，而相对强度都随之增强。基于发光强度与泵浦功率之间的功率曲线发现红光和绿光上转换激发都为双光子过程，并给出了详尽的上转换发光跃迁机理。建立微分速率方程研究了绿光和红光的上转换发光机理。
　　测量了975nm激光激发下Ho3+/Yb3+:KLN陶瓷的上转换荧光光谱。观测到了650nm上转换红光、545nm上转换绿光和755nm上转换近红外光，发现随着Ho3+掺杂浓度的增加，发光峰强度都随之增强。基于发光强度与泵浦功率之间的功率曲线发现绿光、红光和近红外上转换激发都为双光子过程。

目录

钬镱双掺铌酸钾锂晶体生长及其发光特性研究

GROWTH AND LUMINESCENCE PROPERTIES OF HOLMIUM AND YTTERBIUM CO-DOPED POTASSIUM LITHIUM NIOBATE CRYSTALS

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 上转换发光跃迁机理

1.3 铌酸钾锂研究现状

1.4 研究的目的和意义

1.5 本文的主要研究内容

第2章 Ho3+/Yb3+:KLN单晶生长与表征

2.1 引言

2.2 Ho3+/Yb3+:KLN单晶生长

2.3 Ho3+/Yb3+:KLN单晶XRD表征

2.4 本章小结

第3章 Ho3+/Yb3+:KLN单晶吸收光谱研究

3.1 引言

3.2 Ho3+/Yb3+:KLN单晶吸收光谱

3.3 Judd-Ofelt理论

3.4 光谱参数的测量

3.5 本章小结

第4章 Ho3+/Yb3+:KLN单晶上转换发光

4.1 引言

4.2 上转换发光速率方程

4.3 Ho3+/Yb3+:KLN单晶上转换荧光光谱

4.4 上转换荧光机理

4.5 Ho3+/Yb3+:KLN陶瓷上转换发光性能

4.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢