稀土掺杂BSO晶体的生长与光谱特性

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1、学校代码：10259学号：136081128密级：公开上海应用技术大学硕士学位论文题目：稀土掺杂BSO晶体的生长与光谱特性英文题目：GrowthandSpectralPropertiesofRareEarthDopedBi4Si3O12Crystal专业：材料化学工程学院：材料科学与工程学院研究方向：光电材料制备姓名：温裕贤指导教师：徐家跃教授2016年5月24日稀土掺杂BSO晶体的生长与光谱特性摘要硅酸铋晶体（Bi4Si3O12，BSO）是一种快计时重闪烁晶体，其衰减时间短，辐照硬度高，在可见光区域透过率高。同时，BSO晶体作为一种多功能晶体，具有良好的光电特

2、性和物理化学性能和较低的成本。此外，BSO晶体还是一个非常良好的掺杂基质材料，掺杂使得BSO晶体的性质和应用有了更大的提升和发展。改善晶体性能的重要方法之一是离子掺杂。与其他离子相比，稀土离子具有独特的4f电子构型和光学性能，在不同的基质中，稀土离子可以发射出从紫外到红外区域的光。本文采用坩埚下降法生长了Sm3+、Ho3+、Eu3+和Tb3+掺杂的BSO晶体，研究了晶体的透射光谱、激发和发射光谱以及荧光衰减时间等。研究表明，Sm3+、Ho3+、Eu3+和Tb3+掺杂的BSO晶体具有良好的光学均匀性，并且在350-800nm之间透过率均达到80%与纯BSO晶体一致

3、。它们分别呈现出稀土三价离子的特征吸收峰，对应于各自的4f能级跃迁。Sm3+、Ho3+、Eu3+和Tb3+掺杂的BSO晶体在波长范围为240-310nm出现一个宽激发带。Sm3+、Ho3+和Tb3+掺杂的BSO晶体，在480nm处的发射峰强度比纯BSO晶体的强，但Eu3+掺杂的BSO晶体在480nm处的发射峰强度比纯BSO晶体的弱。在286nm激发下，Sm3+、Tb3+和Ho3+掺杂的BSO晶体发射光表现为绿光，Eu3+掺杂的BSO晶体发射光表现为白光，作为LED荧光体材料具有潜在的应用前景。关键词：BSO晶体；稀土掺杂；坩埚下降法；光谱特性；荧光体Growth

4、andSpectralPropertiesofRareEarthDopedBi4Si3O12CrystalsAbstractBismuthsilicate(Bi4Si3O12,BSO)isafamousexcellentscintillatorwithshortdecaytimeandhighradiationhardness.BSOcrystalhastheadvantagesofgoodphotoelectricpropertiesandexcellentphysicalandchemicalproperties,andlowcost.Furthermore

5、,BSOcrystalisagoodhostmaterialforopticalapplications.DopingionsisoneoftheimportantwaystoimprovetheperformanceofBSOcrystal.Comparedwithotherions,rareearthionshaveunique4felectronicconfigurationandopticalperformance.Therareearthionscanemitlightfromultraviolettoinfraredregion.Inthispape

6、r,Ho-doped,Eu-doped,Sm-dopedandTb-dopedBi4Si3O12crystalshavebeengrownbythemodifiedverticalBridgmanmethod.As-growncrystalswerecharacterizedbytransmissionspectra,excitationspectra,emissionspectraanddecaytime.Bi4Si3O12crystalsdopedwithHo,Eu,SmorTbhavegooduniformityandtheyhaveabout80%tra

7、nsmittanceintherangefrom350to800nm,withanabsorptionedgeat285nm.Theypresentthecharacteristicabsorptionpeakoftrivalentrareearthions,correspondingtotheirrespective4fenergyleveltransition.Ho3+,Eu3+,Sm3+andTb3+dopedBSOcrystalshaveexcitationbandlocatedintherangeof240-310nmwiththepeakat290n

8、m.Theemissio