掺Bi钨酸盐晶体发光特性的研究

论文摘要

本论文研究了Bi:CdWO4单晶体的光谱特性,并对Bi离子在该晶体中以何种价态存在并如何发光,以及进行氧气退火和γ辐照对Bi:CdWO4单晶体吸收透过和荧光光谱的影响做了初步的探索,研究了其变化的机理。论文第一章绪论中概述了激光技术、激光材料的种类和研究进展和激活离子元素的应用前景。特别是掺Bi激光材料的发展历史和研究现状,并且总结了各国学者对Bi离子在各领域的研究成果;介绍了晶体三种生长技术——提拉法、水热法、坩埚下降法。论文第二章研究了基质CdWO4单晶体的结构其光谱性能和Bi: CdWO4的制备方法——坩埚下降法。论文第三章研究了Bi:CdWO4单晶体的光谱性质。测定了晶体不同部位的吸收光谱、发射光谱和X光电子能谱（XPS）。依据XPS推测了晶体中离子的价态及分布情况,初步探讨了各波段的发光机理。结果表明,Bi3+和Bi5+离子同时存在于Bi: CdWO4晶体中;可见光波段的470 nm与528 nm荧光发射起因于CdWO4晶体基质中WO66-与掺杂于晶格中Bi3+离子的发光;而1078 nm的发射峰则起因于Bi5+离子的发光。并且沿着晶体生长方向,1078 nm的荧光强度逐步变弱,Bi5+离子的含量逐步减少;而位于528 nm处的荧光强度则逐步增强,Bi3+离子的含量逐步增多。论文第四章研究了γ射线辐照对Bi:CdWO4单晶体光谱性能的影响。比较γ射线辐照前后Bi: CdWO4晶体的吸收、透过光谱和荧光光谱,发现晶体在528 nm处的发光强度增强,而在1078 nm处的发光强度减弱,可以确定Bi离子价态的转化:γ射线辐照后Bi5+被还原为Bi3+离子。论文第五章研究了O2退火对Bi: CdWO4单晶体光谱性能的影响。分别在500与800℃温度下,对掺Bi钨酸镉晶体（Bi:CdWO4）进行了氧气退火处理,晶体的颜色随着退火温度升高而逐渐变浅,退火后晶体的透过率明显提高。比较O2退火前后Bi: CdWO4晶体的吸收、透过光谱和荧光光谱,经氧气退火处理后, 528 nm波段的发光强度增强,而1078 nm波段的发光强度减弱。确定了Bi离子价态的转化:O2退火后Bi5+转化成Bi3+离子。论文第六章论文的结论与展望。总结了本论文的实验的研究结果,同时对本研究存在的不足做了说明,及对未来研究的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 激光材料
• 1.2.1 激光玻璃
• 1.2.2 激光陶瓷
• 1.2.3 激光晶体
• 1.3 晶体生长技术
• 1.3.1 提拉法
• 1.3.2 水热法
• 1.3.3 坩埚下降法
• 1.4 激光材料的激活离子元素
• 1.4.1 激光材料的激活离子
• 1.4.2 掺Bi 激光材料的发展历史和研究现状
• 1.5 论文的主要内容
• 4 晶体的结构和 Bi: CdWO₄ 晶体的制备'>2 CdWO₄ 晶体的结构和 Bi: CdWO₄晶体的制备
• 4 的结构'>2.1 CdWO₄的结构
• 4 的制备——坩埚下降法'>2.2 Bi: CdWO₄的制备——坩埚下降法
• 2.2.1 生长装置
• 2.2.2 生长工艺
• 2.3 本章小结
• 4 单晶体发光特性的研究'>3 Bi: CdWO₄单晶体发光特性的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.3 光谱性能
• 3.3.1 X 射线光电子能谱（XPS）
• 3.3.2 X 射线衍射图谱（XRD）
• 3.3.3 吸收光谱
• 3.3.4 荧光光谱和荧光寿命
• 3.3.5 发光机理的讨论
• 3.4 本章小结
• 4 单晶体光谱性能的影响'>4 γ射线辐照对Bi:CdWO₄单晶体光谱性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.3 光谱性能
• 4.3.1 γ辐照前后吸收和透过光谱
• 4.3.2 γ辐照前后发射光谱
• 4.3.3 发光机理的讨论
• 4.4 本章小结
• 2 退火对 Bi: CdWO₄ 单晶体光谱性能的影响'>5 O₂ 退火对 Bi: CdWO₄单晶体光谱性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验
• 5.3 光谱性能
• 2 退火前后吸收和透过光谱'>5.3.1 O₂退火前后吸收和透过光谱
• 2 退火前后发射光谱'>5.3.2 O₂退火前后发射光谱
• 5.3.3 发光机理的讨论
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢