Bi3+掺杂增强Ce3+/Er3+共掺YAG纳米晶的近红外发射

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"Ce3+/Er3+/Bi3+三重掺杂的钇铝石榴石(YAG)通过共沉淀法合成。研究了Bi3+浓度依赖的近红外(NIR)发射行为。通过添加7 mol%的Bi3+,Er3+离子在1531 nm的NIR发射增强三倍。Bi3+掺杂导致YAG中激子的形成以及掺杂稀土离子的局部环境的变化。NIR发光增强归因于激发态辅助能量转移和晶格场效应的组合效应。" 这篇摘要介绍了一项科学研究,该研究关注的是Ce3+/Er3+/Bi3+三重掺杂的钇铝石榴石(YAG)材料的近红外发射特性。YAG是一种常见的无机晶体,由于其优良的光学性能,常用于激光技术和光电子设备中。在这个研究中,科研人员采用共沉淀法合成了Ce3+、Er3+和Bi3+掺杂的YAG,并对Bi3+的浓度进行了系统研究。 NIR(近红外)发射是稀土离子如Er3+在特定波长下的发光现象,对于光通信和光储存等应用具有重要意义。在本研究中,添加了7 mol%的Bi3+后,Er3+在1531 nm的NIR发射增强了三倍。这种增强可能是由于Bi3+掺杂引起的两个主要因素:一是形成了新的能级结构,即在YAG晶格中产生了激子,这可能提供了一个有效的能量转移途径;二是改变了Er3+离子周围的局部环境,这可以改变Er3+离子的能级位置,从而影响其发光效率。 激发态辅助能量转移是指掺杂的Bi3+离子通过吸收能量,将其传递给Er3+离子,促进Er3+的NIR发光。此外,Bi3+掺杂可能导致的晶格场变化可能调整了Er3+的能级,使其更有利于吸收和发射近红外光。这两个因素共同作用,显著提高了YAG晶体的NIR发光性能。 这一发现对于理解和优化稀土掺杂材料的光谱特性至关重要,特别是在开发高性能的固态激光器和光电传感器等领域。通过精细调控掺杂剂的浓度和晶体的生长条件,有可能进一步提高这些材料的发光效率,为未来的技术应用提供更高效、更经济的解决方案。