学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

Cr~(3+)、Ho~(3+)掺杂的Al_2O_3粉体、薄膜的制备及发光性能研究

作　者: 高印博
导　师: 孙乃坤
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: Al2O3 Cr3+/Ho3+掺杂球磨脉冲激光沉积光谱分析
分类号: TN244
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 21次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

作为第一种投入使用的激光介质材料，Al₂O₃以其良好的机械性能、抗腐蚀性能和光学性能被广泛应用于生产、医疗、科研等多个领域。其中，Cr³⁺掺杂的红宝石激光器仍是当今制备大功率激光器的主要材质之一；Ti掺杂的飞秒级蓝宝石激光器在医疗领域的应用亦无可取代。如何制备出能在不同波段产生高质量、大功率激光的介质材料仍是当今激光技术发展的热点之一。本文采用球磨法、脉冲激光沉积法分别制备了不同浓度Cr³⁺、Ho³⁺掺杂Al₂O₃粉体、薄膜，实验内容及结果如下：1.高能球磨法制备了Cr³⁺：Al₂O₃粉体，1200℃退火2h。样品结构为六方结构α-Al₂O₃，粒径22²5nm。以579nm为激发波长，样品发射光谱显示：469nm、482nm、492nm出现Al₂O₃中F⁺色心引起的发光峰。694nm处出现由Cr³⁺离子2A→4A₂能级跃迁引起的发射峰，并且该峰在03wt%掺杂时强度最高，随着掺杂浓度的进一步提高，出现浓度淬灭引起的发光强度减弱。2.采用PLD法在Si（100）上制备了Cr³⁺：Al₂O₃薄膜，样品为γ相Al₂O₃。薄膜平均粒径250nm，基本保持了靶材中各元素比例，同时有氧空位产生。与Al₂O₃粉末相比，薄膜在320nm、386nm处发光强度有明显增强。归结为薄膜中氧空位增加，双氧空位形成的F2色心、F₂⁺色心浓度提高，导致样品在该波段发光强度提高。1wt%Cr³⁺掺杂薄膜在694nm出现Cr³⁺离子由2A能级跃迁至4A₂能级引起的发射峰。3.采用高能球磨法制备了Ho³⁺：Al₂O₃粉体，1200℃退火2h。样品结构为α-Al₂O₃，粒径35-36nm。样品在454nm、540nm出现Ho³⁺离子⁵I₈能级跃迁至⁵G₆（⁵F₂,³K₈,⁵F₁）能级、5I8能级跃迁至⁵F₄（5S2）能级引起的吸收峰。4. PLD法制备了Ho³⁺：Al₂O₃薄膜，样品呈γ-Al₂O₃结构。用579nm波长光作为激发光源，除Al₂O₃内氧缺位形成的色心引起的发光峰外，无与Ho³⁺有关的发光峰出现。归结为Al₂O₃内色心存在抑制了与Ho³⁺有关发射峰的产生。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-29
  1.1 氧化铝概述  11-15
    1.1.1 引言  11-12
    1.1.2 Al_2O_3晶体结构  12-14
    1.1.3 Al_2O_3相变  14-15
  1.2 Al_2O_3材料发光性能研究进展  15-17
  1.3 Cr~(3+)发光  17-19
  1.4 Ho~(3+)发光  19-22
    1.4.1 稀土元素简介  19-20
    1.4.2 稀土元素的国内外研究进展  20-22
  1.5 纳米 Al_2O_3粉末及薄膜制备方法  22-27
    1.5.1 常用 Al_2O_3纳米粉体的制备方法  22-26
    1.5.2 常用 Al_2O_3薄膜制备方法  26-27
  1.6 本文研究目的及内容  27-29
第2章实验方法  29-32
  2.1 机械合金化法制备 Al_2O_3粉体  29
  2.2 激光脉冲沉积法（PLD）制备 Al_2O_3薄膜  29-32
    2.2.1 靶材制备  30
    2.2.2 XeCl 准分子激光器  30-31
    2.2.3 真空沉积系统  31-32
第3章球磨法制备 Cr~(3+)掺杂 Al_2O_3粉末的结构及发光性能  32-39
  3.1 引言  32-33
  3.2 实验  33
  3.3 实验结果和讨论  33-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章脉冲激光沉积法制备 Cr~(3+)掺杂 Al_2O_3薄膜的结构及发光性能  39-47
  4.1 引言  39-40
  4.2 实验方法  40
  4.3 结果与讨论  40-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章球磨法制备 Ho~(3+)掺杂 Al_2O_3粉末的结构及发光性能  47-53
  5.1 引言  47
  5.2 实验方法  47-48
  5.3 实验结果与讨论  48-52
  5.4 本章小结  52-53
第6章脉冲激光沉积法制备 Ho~(3+)掺杂 Al_2O_3薄膜的结构及发光性能  53-57
  6.1 引言  53
  6.2 实验方法  53-54
  6.3 实验结果与讨论  54-56
  6.4 本章小结  56-57
结论  57-59
参考文献  59-66
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  66-67
致谢  67-68

Cr~(3+)、Ho~(3+)掺杂的Al_2O_3粉体、薄膜的制备及发光性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文