Eu~(3+)离子探针特性与稀土掺杂氟氧化物玻璃荧光特性的研究

【摘要】： 本文利用高温固相法分别制备了单掺Eu~(3+),Bi~(3+)/Eu~(3+),Yb~(3+)/Eu~(3+)共掺的硼硅酸盐玻璃和Yb~(3+)/Er~(3+)共掺的氟氧化物玻璃样品。讨论了Bi~(3+)与Eu~(3+)之间的能量传递过程,根据Eu~(3+)离子的发射光谱和Judd-Ofelt理论研究了Bi~(3+)离子的掺入对Eu~(3+)离子周围微观环境的影响,并依据Miyakava-Dexter理论和Eu~(3+)的声子边带谱分析了Bi~(3+)离子对Eu~(3+)离子无辐射跃迁几率的影响。结果表明,在硼硅酸盐玻璃中Bi~(3+)离子对Eu~(3+)离子有较好的敏化作用,随着Bi~(3+)离子的掺入,Eu~(3+)离子周围的共价性增强,对称性降低,提高了Eu~(3+)离子的电偶极跃迁强度,而Bi~(3+)离子在一定浓度范围内又增加了Eu~(3+)离子无辐射跃迁的几率,使Eu~(3+)离子的荧光强度降低。 其次,根据Eu~(3+)离子在硼硅酸盐玻璃晶体场中的能级劈裂情况和荧光光谱图研究了Yb~(3+)离子的掺入对Eu~(3+)离子所处格位的影响,并定义Eu~(3+)离子~5D_0-~7F_2的电偶极跃迁强度与~5D_0-~7F_1的磁偶极跃迁强度比值为参数R来表征Yb~(3+)离子的掺入对Eu~(3+)离子所处局部环境的影响,探索了Yb~(3+)离子和Eu~(3+)离子之间的能量传递效应。结果显示,掺入Yb~(3+)离子会使Eu~(3+)离子周围的离子性增强,对称性增加,并且在Yb~(3+)离子掺入后会“诱导”Eu~(3+)离子发生涉及虚能级的跃迁。 最后讨论了退火过程对Yb~(3+)/Er~(3+)共掺氟氧化物玻璃的上转换荧光特性的影响,测量了泵浦光源在不同工作功率和不同温度下的上转换荧光光谱,分析了Yb~(3+)离子和Er~(3+)离子之间能量传递过程,研究了退火前后样品的温度特性,探索了该材料体系在温度传感器方面的应用。结果表明,经过退火处理后,样品的上转换荧光强度明显增加;退火前后,Yb~(3+)/Er~(3+)共掺氟氧化物玻璃的523nm、547nm、667nm处的上转换荧光都是双光子过程;经过退火处理的Yb~(3+)/Er~(3+)共掺氟氧化物玻璃最高工作温度823K,并且仍有继续提高的空间,当温度为373K时,其高温传感器灵敏度的值达到最大,约为0.0047K~(-1)。未经过退火处理的样品最高工作温度为803K,在温度为423K时,灵敏度的值达到最大,约为0.0045K~(-1)。本系列样品的高温传感器灵敏度的值比以往报道过的要高许多,说明在制备高温传感器方面具有潜在的应用价值。