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《江西理工大学》 2018年
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微下拉法生长的铈掺杂LuAG/Al_2O_3和(Lu_(2/3)Gd_(1/3))AG/Al_2O_3共晶的结构与发光性能研究

邹征刚  
【摘要】:稀土元素的外层电子结构基本相同,有些稀土元素的内层电子具有的能量又很相近,因此在光、电、磁等方面具有特殊的理化性质,在科技、生产上有广泛的用途。鉴于三价稀土铈离子(Ce~(3+))具有简单的电子构型,其5d→4f跃迁为宇称和自旋允许跃迁,能够产生较高的荧光量子效率和较短的荧光寿命(纳秒级);而且LuAG(Lu_3Al_5O_(12))晶体具有高的密度(ρ=6.67 g/cm~3)和大的有效原子序数(Z_(eff)=63),因此Ce~(3+):LuAG晶体具有良好的闪烁性能。考虑到闪烁单晶在导光方面存在的光散射和用作成像方面要加工成微小像素点时存在的物理加工极限,这都限制了成像分辨率的提高,我们结合Lu_2O_3-Al_2O_3二元相图期待制备有序光导结构Ce~(3+):LuAG/Al_2O_3共晶解决这一问题。通过X射线粉末衍射仪、荧光光谱、场发射扫描电镜(能谱分析)、X射线激发光谱、热释光谱等多种表征手段,对Ce~(3+):LuGdAG/Al_2O_3体系共晶的结构、组成及光学性质等进行了详细表征。第一章,综述了本文工作的研究背景及相关进展情况,简要的总结和评述了闪烁共晶的研究进展。结合相关的国内外研究现状,系统阐述了选题依据及研究内容。第二章,详细的阐述了微下拉法的工作原理及构造,并对前驱体合成和晶体生长程序进行了详细说明。本文所用到的表征手段及具体仪器参数均作了详细介绍。第三章,主要研究了Ce~(3+):LuAG/Al_2O_3的生长工艺及掺杂浓度、下拉速率对晶体微观结构、光学性能的影响。XRD结果表明,共晶由Lu_3Al_5O_(12)和Al_2O_3两相组成。晶体微观结构显示,共晶在垂直于生长方向上呈现出典型的“中国书法”结构,平行生长方向上呈现出相对有序的两相分布;能谱及元素地图结果清晰显示了两相的组成及分布情况。荧光光谱分析表明,Ce最佳掺杂浓度在1.0 at%,下拉速率达到1.7 mm/min时呈现出最强发射,这与试样的微观层面呈现的有序结构相一致。第四章,主要研究了Ce~(3+):(Lu_(2/3)Gd_(1/3))AG/Al_2O_3的生长工艺及下拉速率对晶体微观结构、光学性能的影响。晶体微观结构显示,共晶在垂直、平行生长方向上均呈现出“窗花状”结构,且有序排列。不同下拉速率对试样发射强度的影响趋势不明显。第五章,主要研究了相同掺杂浓度单晶荧光粉、单晶、共晶在基本相同实验条件下的荧光性能、热释发光性能等的差异。光学性能表明,紫外光与X射线激发下的结果趋于一致,变化趋势从强到弱依次为荧光粉、共晶、单晶。三组试样的热释发光光谱显示,试样的缺陷主要分布在低温区(100-275 K)且是以浅层电子缺陷为主,其中共晶试样的缺陷分布最广缺陷数也最多(峰面积最大),其次是荧光粉,最少是单晶试样。
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ422

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1 邹征刚;微下拉法生长的铈掺杂LuAG/Al_2O_3和(Lu_(2/3)Gd_(1/3))AG/Al_2O_3共晶的结构与发光性能研究[D];江西理工大学;2018年
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