不同掺杂浓度Tm3+:LiLuF4单晶的1800 nm荧光发射

李珊珊 夏海平 符立 董艳明 张加忠 谷雪梅 章践立 王冬杰 江浩川 陈宝玖

引用本文: 李珊珊, 夏海平, 符立, 董艳明, 张加忠, 谷雪梅, 章践立, 王冬杰, 江浩川, 陈宝玖. 不同掺杂浓度Tm3+:LiLuF4单晶的1800 nm荧光发射[J]. 物理化学学报, 2014, 30(9): 1752-1757. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406183 shu
Citation:  LI Shan-Shan, XIA Hai-Ping, FU Li, DONG Yan-Ming, ZHANG Jia-Zhong, GU Xue-Mei, ZHANG Jian-Li, WANG Dong-Jie, JIANG Hao-Chuan, CHEN Bao-Jiu. Fluorescent Emissions (1800 nm) of LiLuF4 Single Crystals Doped with Various Tm3+ Concentrations[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(9): 1752-1757. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406183 shu

不同掺杂浓度Tm3+:LiLuF4单晶的1800 nm荧光发射

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51272109) 

    宁波市自然科学基金(201401A6105016,2013A610126) 

    宁波大学王宽诚幸福基金(NBUWC001)资助项目 

摘要:

采用坩埚下降法生长了Tm3+掺杂浓度为0.45%,0.90%,1.63%与3.25%(摩尔分数,x)的LiLuF4单晶.测试了样品的电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)谱、吸收光谱(1400-2000 nm),并且分析比较了808 nm半导体激光器(LD)激发下荧光光谱. 结果表明:当Tm3+的浓度从0.45%变化到3.25%时,1800 nm处的荧光强度呈现了先增后减的趋势,当掺杂浓度约为0.90%时达到最大值,而位于1470 nm处的荧光强度则呈现了相反的趋势. Tm3+3F4能级的荧光衰减寿命随着掺杂浓度的增加不断减小. 1800 nm处的这种荧光强度变化归结于Tm3+离子间的交叉驰豫效应(3H63H43F43F4)和自身的浓度猝灭效应. 同时计算得到了浓度为0.90%的样品在1890 nm处的最大发射截面为0.392×10-20 cm2. 并且根据Judd-Ofelt 理论所得寿命和测定的荧光寿命计算得到了3F43H6的最大量子效率约为120%.

English

    1. [1]

      (1) Jackson, S. D.; Sabella, A.; Lancaster, D. G. IEEE J. Sel. Topics Quant. Electr. 2007, 13, 567. doi: 10.1109/JSTQE.2007.896087

      (1) Jackson, S. D.; Sabella, A.; Lancaster, D. G. IEEE J. Sel. Topics Quant. Electr. 2007, 13, 567. doi: 10.1109/JSTQE.2007.896087

    2. [2]

      (2) Jackson, S. D. Laser Photon Rev. 2009, 3, 466. doi: 10.1002/lpor.v3:5(2) Jackson, S. D. Laser Photon Rev. 2009, 3, 466. doi: 10.1002/lpor.v3:5

    3. [3]

      (3) Zhang, Z.; Shen, D. Y.; Boyland, A. J.; Sahu, J. K.; Clarkson,W. A.; Ibsen, M. Opt. Lett. 2008, 33, 2059. doi: 10.1364/OL.33.002059(3) Zhang, Z.; Shen, D. Y.; Boyland, A. J.; Sahu, J. K.; Clarkson,W. A.; Ibsen, M. Opt. Lett. 2008, 33, 2059. doi: 10.1364/OL.33.002059

    4. [4]

      (4) Hu, H. Y.;Wan, Y. T.; Hu, J. X.; Xia, H. P.; Zhang, Y. P.; Chen, H. B. Chinese Journal of Luminescence 2012, 33, 377. [胡皓阳, 万云涛, 胡建旭, 夏海平, 张约品, 陈红兵. 发光学报, 2012, 33, 377.](4) Hu, H. Y.;Wan, Y. T.; Hu, J. X.; Xia, H. P.; Zhang, Y. P.; Chen, H. B. Chinese Journal of Luminescence 2012, 33, 377. [胡皓阳, 万云涛, 胡建旭, 夏海平, 张约品, 陈红兵. 发光学报, 2012, 33, 377.]

    5. [5]

      (5) Li, C.; Zhang, Y.; Zhang, X. J.; Zeng, F. M.; Mauro, T.; Liu, J. H. Journal of Rare Earths 2011, 29, 592. doi: 10.1016/S1002-0721(10)60503-0(5) Li, C.; Zhang, Y.; Zhang, X. J.; Zeng, F. M.; Mauro, T.; Liu, J. H. Journal of Rare Earths 2011, 29, 592. doi: 10.1016/S1002-0721(10)60503-0

    6. [6]

      (6) Elder, I. F.; Payne, M. J. P. Opt. Commun. 1998, 148, 265. doi: 10.1016/S0030-4018(97)00714-1(6) Elder, I. F.; Payne, M. J. P. Opt. Commun. 1998, 148, 265. doi: 10.1016/S0030-4018(97)00714-1

    7. [7]

      (7) So, S.; MacKenzie, J. I.; Shepherd, D. P.; Clarkson,W. A.; Betterton, J. G.; rton, E. K. Appl. Phys. B 2006, 84, 389. doi: 10.1007/s00340-006-2286-y(7) So, S.; MacKenzie, J. I.; Shepherd, D. P.; Clarkson,W. A.; Betterton, J. G.; rton, E. K. Appl. Phys. B 2006, 84, 389. doi: 10.1007/s00340-006-2286-y

    8. [8]

      (8) Lai, K. S.; Phua, P. B.;Wu, R. F.; Lim, Y. L.; Lau, E. S.; Toh, W.; Toh, B. T.; Chng, A. Opt. Lett. 2000, 25, 1591. doi: 10.1364/OL.25.001591(8) Lai, K. S.; Phua, P. B.;Wu, R. F.; Lim, Y. L.; Lau, E. S.; Toh, W.; Toh, B. T.; Chng, A. Opt. Lett. 2000, 25, 1591. doi: 10.1364/OL.25.001591

    9. [9]

      (9) Duan, X. M.; Yao, B. Q.; Zhang, Y. J.; Song, C.W.; Zheng, L. L.; Ju, Y. L.;Wang, Y. Z. Laser Phys. Lett. 2008, 5, 347. doi: 10.1002/lapl.200810002(9) Duan, X. M.; Yao, B. Q.; Zhang, Y. J.; Song, C.W.; Zheng, L. L.; Ju, Y. L.;Wang, Y. Z. Laser Phys. Lett. 2008, 5, 347. doi: 10.1002/lapl.200810002

    10. [10]

      (10) Zhao, G. Y.; Tian, Y.;Wang, X.; Fan, H. Y.; Hu, L. L. J. Lumin. 2013, 134, 837. doi: 10.1016/j.jlumin.2012.06.040(10) Zhao, G. Y.; Tian, Y.;Wang, X.; Fan, H. Y.; Hu, L. L. J. Lumin. 2013, 134, 837. doi: 10.1016/j.jlumin.2012.06.040

    11. [11]

      (11) Zhang, Z. H.; Ren, J.; Yan, Q. Q.; Chen, G. R. J. Non-Cryst. Solids 2014, 383, 209. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2013.05.021(11) Zhang, Z. H.; Ren, J.; Yan, Q. Q.; Chen, G. R. J. Non-Cryst. Solids 2014, 383, 209. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2013.05.021

    12. [12]

      (12) Fang, Y. Z.; Zhao, G. Y.; Xu, J. Y.; Zhang, N.; Ma, Z. F.; Hu, L. L. Ceram. Int. 2014, 40, 6037. doi: 10.1016/j.ceramint.2013.11.053(12) Fang, Y. Z.; Zhao, G. Y.; Xu, J. Y.; Zhang, N.; Ma, Z. F.; Hu, L. L. Ceram. Int. 2014, 40, 6037. doi: 10.1016/j.ceramint.2013.11.053

    13. [13]

      (13) Ranieri, I. M.; Shimamura, K.; Nakano, K.; Fujita, T.; Liu, Z.; Sarukura, N.; Fukuda, T. J. Cryst. Growth 2000, 217, 151. doi: 10.1016/S0022-0248(00)00474-7(13) Ranieri, I. M.; Shimamura, K.; Nakano, K.; Fujita, T.; Liu, Z.; Sarukura, N.; Fukuda, T. J. Cryst. Growth 2000, 217, 151. doi: 10.1016/S0022-0248(00)00474-7

    14. [14]

      (14) Dexter, D. L. J. Chem. Phys. 1953, 21, 836. doi: 10.1063/1.1699044(14) Dexter, D. L. J. Chem. Phys. 1953, 21, 836. doi: 10.1063/1.1699044

    15. [15]

      (15) Walsh, B. M.; Barnes, N. P.; Reichle, D. J.; Jiang, S. J. Non-Cryst. Solids 2006, 352, 5344. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2006.08.029(15) Walsh, B. M.; Barnes, N. P.; Reichle, D. J.; Jiang, S. J. Non-Cryst. Solids 2006, 352, 5344. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2006.08.029

    16. [16]

      (16) Hu, J. X.; Xia, H. P.; Hu, H. Y.; Zhang, Y. P.; Jiang, H. C.; Chen, B. J. J. Appl. Phys. 2012, 112, 073518. doi: 10.1063/1.4757925(16) Hu, J. X.; Xia, H. P.; Hu, H. Y.; Zhang, Y. P.; Jiang, H. C.; Chen, B. J. J. Appl. Phys. 2012, 112, 073518. doi: 10.1063/1.4757925

    17. [17]

      (17) Tang, L.; Xia, H. P.;Wang, P. P.; Peng, J. T.; Zhang, Y. P.; Jiang, H. C.; Chen, B. J. Mater. Lett. 2013, 104, 37.(17) Tang, L.; Xia, H. P.;Wang, P. P.; Peng, J. T.; Zhang, Y. P.; Jiang, H. C.; Chen, B. J. Mater. Lett. 2013, 104, 37.

    18. [18]

      (18) Yuan, J. H.; Cheng, Y. M.; Zhang, Z. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2005, 21, 1059. [袁剑辉, 程玉民, 张振华. 物理化学学报, 2005, 21, 1059.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20050923(18) Yuan, J. H.; Cheng, Y. M.; Zhang, Z. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2005, 21, 1059. [袁剑辉, 程玉民, 张振华. 物理化学学报, 2005, 21, 1059.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20050923

    19. [19]

      (19) Xiong, J.; Peng, H. Y.; Hu, P. C.; Yin, H. G.; Zhang, L. H. J. Phys. D: Appl. Phys. 2010, 43, 185402. doi: 10.1088/0022-3727/43/18/185402(19) Xiong, J.; Peng, H. Y.; Hu, P. C.; Yin, H. G.; Zhang, L. H. J. Phys. D: Appl. Phys. 2010, 43, 185402. doi: 10.1088/0022-3727/43/18/185402

    20. [20]

      (20) Liu,W. P.; Zhang, Q. L.; Sun, D. L.; Luo, J. Q.; Gu, C. J.; Jiang, H. H.; Yin, S. T. J. Cryst. Growth 2011, 331, 83.(20) Liu,W. P.; Zhang, Q. L.; Sun, D. L.; Luo, J. Q.; Gu, C. J.; Jiang, H. H.; Yin, S. T. J. Cryst. Growth 2011, 331, 83.

    21. [21]

      (21) Luo, Z. D.; Chen, X.Y.; Zhao, T. J. Opt. Commun. 1997, 134, 415. doi: 10.1016/S0030-4018(96)00386-0(21) Luo, Z. D.; Chen, X.Y.; Zhao, T. J. Opt. Commun. 1997, 134, 415. doi: 10.1016/S0030-4018(96)00386-0

    22. [22]

      (22) Barnes, N. P.; Gettemy, D. J. J. Opt. Soc. Am. 1980, 70, 1244. doi: 10.1364/JOSA.70.001244(22) Barnes, N. P.; Gettemy, D. J. J. Opt. Soc. Am. 1980, 70, 1244. doi: 10.1364/JOSA.70.001244

    23. [23]

      (23) Tsuboi, T.; Murayama, H.; Shimamura, K. J. Alloy. Compd. 2006, 408 -412, 776.(23) Tsuboi, T.; Murayama, H.; Shimamura, K. J. Alloy. Compd. 2006, 408 -412, 776.

    24. [24]

      (24) Peng, B.; Izumitani, T. Opt. Mater. 1995, 4, 797. doi: 10.1016/0925-3467(95)00032-1(24) Peng, B.; Izumitani, T. Opt. Mater. 1995, 4, 797. doi: 10.1016/0925-3467(95)00032-1

    25. [25]

      (25) Walsh, B. M.; Barnes, N. P.; Bartolo, B. D. J. Appl. Phys. 1998, 83, 2772. doi: 10.1063/1.367037A

      (25) Walsh, B. M.; Barnes, N. P.; Bartolo, B. D. J. Appl. Phys. 1998, 83, 2772. doi: 10.1063/1.367037A

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  375
  • 文章访问数:  756
  • HTML全文浏览量:  26
文章相关
  • 发布日期:  2014-08-29
  • 收稿日期:  2014-05-08
  • 网络出版日期:  2014-06-18
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章