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纳米Yb:LuScO_3的制备和发光

丁丽华  张庆礼  刘文鹏  邵淑芳  肖进  殷绍唐  
【摘要】:Yb~(3+)是一种优良的激光激活离子,仅有~2F_(7/2)和~2F(5/2)两个多重态,不存在上转换和激发态的吸收,同时量子缺陷小,从而热负荷较低;它具有长的荧光寿命(约为1 ms),有利于储能,发射谱也很宽,适合于产生高功率强激光脉冲。但在大多数机制中,Yb~(3+)的激光发射的终态能级与基态的能量差很小,导致了激光阈值很高,且效率对温度很敏感。因此,需要一个相对较强的晶场,提高 Yb~(3+)基态~2F_(7/2)的 Stark 分裂,减少激光下能级的热布居粒子数,以降低激光阈值,提高激光效率。我们在实验中发现,Yb~(3+)在 LuScO_3中具有较强的 Stark 能级分裂。本文以氨水为沉淀剂。Yb_2O_3、Sc_2O_3和 Lu_2O_3为起始原料,用液相共沉淀方法制备了 Yb:LuScO_3的前驱体,在1500℃下煅烧,获得了 Yb:LuScO_3纳米粉体。用 X 射线衍射仪测量了 Yb:LuScO_3X 射线衍射(XRD),XRD 图表明它的空间群为 Ia3。采用最小二乘法,计算得晶格常数α=10.126(?),用 Debye Scherrer 公式估算出粉体粒度约为50 nm。在977 nm 光激发下,Yb:LuScO_3的最强发射峰位于1037 nm,次强峰位于1085 nm。与 Yb:YAG 的发射谱相比,发射峰向长波方向移动,且两发射峰的间距也增大了,表明 Yb~(3+)在 LuScO_3 中的能级分裂较在 YAG 中增大,有利于降低激光阈值,提高激光效率。另外,Yb:LuScO_3 的发射谱带更宽,有利于超短脉冲输出。从实验结果来看,Yb:LuScO_3可能是一种优良的 Yb~(3+)激活激光材料。

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