Er^(3+)单掺及Er^(3+)/Yb^(3+)共掺SiO_2-Al_2O_3-La_2O_3玻璃光谱性质研究

研究了单掺Er3+ 及Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2 O3玻璃的光谱性质随稀土离子浓度变化规律 ,应用McCumber理论计算了玻璃在 1.5 3μm的发射截面及积分吸收截面 .结果表明 :在Er3+ 离子掺杂浓度相同时 ,玻璃在 980nm吸收截面与Yb3+ 掺杂浓度成反比 ;当样品中Yb3+ 离子掺杂浓度为 3.94× 10 2 0 cm- 3时 ,玻璃在 1.5 3μm的吸收截面和发射截面最大 ,在 1.4 0～ 1.60 μm积分吸收截面也最大 ;Er3+ /Yb3+ 共掺SiO2 Al2 O3 La2 O3玻璃在 1.5 3μm的荧光半高宽随Er3+ 掺杂浓度升高而增加 ,当Er3+ 离子掺杂浓度为 2 .4 1× 10 2 0 cm- 3 时 ,玻璃的荧光半高宽 (FWHM )达到 5 2 .5nm .

Sol-gel法制备Er^(3+)-Yb^(3+)共掺杂Al_2O_3粉末光致发光特性

采用异丙醇铝 [Al(OC3H7) 3]为前驱体 ,溶胶 凝胶 (Sol gel)法制备Er3+ Yb3+共掺杂Al2 O3粉末 实验结果表明 :90 0℃烧结的粉末为固溶Er3+、Yb3+的γ (Al,Er,Yb) 2 O3相和少量θ (Al,Er,Yb) 2 O3相的混合物 Er3+ Yb3+共掺杂Al2 O3粉末具有中心波长为 1.5 33μm的光致发光 (PL)特性 1mol %Er3+和 1mol%Yb3+共掺杂的Al2 O3粉末的PL强度较 1mol %Er3+掺杂提高 2倍 ,半峰宽从 5 3nm增加到 6 3nm 随泵浦功率的提高 。

纳米Ag薄膜增强Er^(3+)/Yb^(3+)共掺Al_2O_3薄膜上转换发光特性研究

采用射频磁控溅射在石英基底上制备Al_2O_3:Er^(3+)/Yb^(3+)薄膜,在其表面采用直流磁控溅射沉积纳米Ag薄膜。上转换发光测试表明在491和678 nm的发射峰出现了5.8倍和5.2倍的增强。X射线衍射、原子力显微镜以及透射﹑吸收和散射光谱表明:491 nm发射增强主要源于局域表面等离子或表面等离子与发射带的共振耦合辐射机制,而678 nm发射增强主要源于纳米Ag膜对荧光的LSP散射机制。

掺铒Al_2O_3薄膜与镱铒共掺Al_2O_3薄膜光致发光特性比较

用中频磁控溅射工艺分别制备了掺铒Al2O3薄膜和镱铒共掺Al2O3薄膜,室温下测量了它们的光致发光特性。结果表明:镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光的峰值强度为掺铒Al2O3薄膜的8倍以上,两者的半值宽度近似相等;泵浦功率增强,掺铒Al2O3薄膜光致发光强度出现饱和趋势,但镱铒共掺Al2O3薄膜的光致发光强度随泵浦功率线性增加。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺TeO_2-Li_2O-B_2O_3-GeO_2玻璃系统的光谱性质和热稳定性研究

制备了Er3+ /Yb3+共掺的70TeO2 5Li2O (25 x)B2O3 xGeO2 (x=0, 5, 10, 15, 20mol% )系列玻璃,研究了玻璃的热稳定性能,测试了玻璃的吸收光谱、荧光光谱以及Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命,并根据McCumber理论计算了Er3+离子4I13 /2→4I15 /2跃迁的受激发射截面 结果表明:随着GeO2 含量的增加,玻璃的热稳定性逐渐提高,荧光谱线半高宽(FWHM)保持在70nm左右,而荧光强度和Er3+离子4I13 /2能级荧光寿命逐渐提高,研究表明这种玻璃系统是一种具有应用潜能的宽带光纤放大器用的基质材料。

镱铒共掺Al_2O_3薄膜光致发光特性优化

用中频磁控溅射方法在SiO2/Si基底上制备了五组固定掺铒浓度不同镱铒浓度比率的镱铒共掺Al2O3薄膜样品.室温下测量了薄膜在1.430μm^1.630μm波段范围内光致发光光谱.研究发现,镱的掺入有效地提高了三价铒离子的光致发光强度,最优的镱铒掺杂为:掺铒0.33 mol%,Yb3+∶Er3+=10∶1,比相同掺铒浓度单掺铒样品光致发光峰值强度增强40倍;确定的掺铒浓度,有着固定的最佳镱铒浓度比率,主要是镱铒离子间的正向和反向能量传递相互作用的结果,但最佳镱铒浓度比率随着掺铒浓度的增加呈现下降趋势;单掺铒薄膜的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现近Gauss形状变化,而最佳镱铒共掺样品的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现了倒Gauss形状变化.

Y^(3+)共掺杂对掺Er^(3+):Al_2O_3粉末光致发光的增强作用

采用非水性溶胶-凝胶法制备了Y3+共掺杂的掺Er3+:Al2O3粉末,Er3+浓度为0．1和1．0mol％,Er3+和Y3+浓度比为1:0-10．X射线衍射和光致发光(PL)光谱结果表明: 900℃烧结的掺0．1和1．0mol％Er3+:Al2O3粉末为具有非晶化特征的γ和θ混合相结构,非晶化趋势随Y3+共掺杂浓度增大而增加．掺0．1mol％Er3+:Al2O3粉末,PL光谱强度和半高宽随掺Y3+浓度增大无明显变化．掺1．0mol％Er3+:Al2O3粉末,PL光谱强度和半高宽随掺Y3+浓度增大而增加,10mol％Y3+共掺杂粉末的发光强度提高50倍,约为掺0．1mol％Er3+:Al2O3粉末的10倍,半高宽从77nm增至92nm．Y3+共掺杂对较高浓度掺Er3+:Al2O3粉末PL性能的增强作用归因于Y3+对Er3+在基体中的分散和配位结构多样性的提高．

溶胶-凝胶(sol-gel)法制作掺铒Al_2O_3薄膜及其光致发光光谱特性测量

介绍一种用溶胶 凝胶方法制作掺铒Al2 O3薄膜的工艺 实验测量了薄膜样品的光致发光光谱特性 结果表明光致发光光谱的峰值波长为 1.5 36 μm ,半值宽度为 34nm ;同时测量了光致发光光谱的峰值强度与泵浦功率。

基于超薄Al2O3栅绝缘层的低工作电压IGZO薄膜晶体管及其在共源极放大器中的应用

随着薄膜晶体管(Thin-film transistor,TFT)在各类新兴电子产品中得到广泛应用,作为各类电子设备的关键组件,其工作电压和稳定性面临着巨大挑战。为了满足未来高度集成化、功能复杂的应用场合,实现其低工作电压和高稳定性就变得异常重要。我们在150 mm×150 mm大面积玻璃基底上,采用磁控溅射非晶铟镓锌氧化物(amorphous indium-gallium-zinc-oxide,a-IGZO)作为有源层,以原子层沉积(ALD)Al2O3为栅绝缘层,制备了底栅顶接触型a-IGZO TFT,并研究了50,40,30,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层对TFT器件的影响。其中,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层TFT具有最优综合性能:1 V的低工作电压、接近0 V的阈值电压和仅为65.21 mV/dec的亚阈值摆幅,还具有15.52 cm^2/(V·s)的高载流子迁移率以及5.85×10^7的高开关比。同时,器件还表现出优异的稳定性:栅极±5 V偏压1 h阈值电压波动最小仅为0.09 V以及优良的150 mm×150 mm大面积分布均一性。实现了TFT器件的低工作电压和高稳定性。最后,以该TFT器件为基础设计了共源极放大器,得到14 dB的放大增益。

掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器噪音特性的数值模拟

利用由速率方程、有限元场分布、传输方程构建的综合理论模型,数值求解了掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器的噪音系数和正反向自发辐射功率.结果表明,随波导长度的增加,当增益开始下降时,噪音系数显著增加.同时显示了抽运功率和掺杂浓度对噪音系数的影响,比较了两种掺杂放大器的噪音系数,Yb-Er共掺比只掺Er的约小0.8dB.

Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺ZnO-Al_2O_3-GeO_2-SiO_2玻璃陶瓷的制备和上转换发光性质

综合ZnO-Al_2O_3-SiO_2系和锗酸盐玻璃陶瓷的优点,采用熔融-晶化法首次制备了Ho^(3+)/Yb^(3+)共掺以ZnAl_2O_4为主晶相的ZnO-Al_2O_3-GeO_2-SiO_2系玻璃陶瓷。因[GeO_4]四面体和[SiO_4]四面体都是玻璃网络形成体,讨论了GeO_2取代SiO_2对玻璃陶瓷样品硬度及发光性能的影响,最终确定GeO_2的取代量为10.55%(w/w)时,玻璃陶瓷综合性能最佳。在980 nm泵浦光的激发下,发现强的绿色(546 nm)和弱的红色(650 nm)上转换发光,并研究了不同Ho^(3+)/Yb^(3+)掺杂比对样品上转换发光的影响,最终结果表明当Ho^(3+)/Yb^(3+)掺杂比为1∶11(n/n)时样品荧光强度最强,在绿色上转换发光材料方面具有潜在的应用。

掺铒Al_2O_3薄膜的性能与制备

简述了几种Al2O3薄膜的制备方法,使用中频孪生靶非平衡磁控溅射系统制备了掺铒Al2O3薄膜,并对其进行检测,结果表明该方法制备的薄膜适于制作光纤放大器。

Er^(3+)／Yb^(3+)共掺LiNbO_(3+)晶体中Er^(3+)的光谱特性分析

在室温下,测量了采用Czochralski方法生长的as-grown和经退火处理的Z切Er3+／Yb3+共掺同成 分LiNbO3晶体的a偏振吸收光谱(300-1 650 nm)。运用Judd-Ofelt理论对该晶体中Er3+的光谱特性进行 了分析。由所测得的吸收系数的积分计算得到了从基态到激发态的若干个主要的电子跃迁强度实验值。利 用最小二乘法确定出Er3+／Yb3+共掺LiNbO3晶体中Er3+的Judd-Ofelt参数。进而确定了自发辐射概率,从 激发态能级到其各个下能级的荧光分支比以及能级辐射寿命。此外,还讨论了Yb3+的共掺和退火处理对 LiNbO3晶体中Er3+光谱特性的影响。

Yb^(3+)-Er^(3+)共掺硼磷酸盐玻璃光谱性质的成分依赖性

以Yb3+-Er3+共掺的B2O3 -P2O5 -MO-R2O-Al2O3 (M=Zn,Ca,Sr,Ba;R=Li,Na,K)玻璃系统为研究对象,分别分析了B2O3 的含量以及加入不同种类的碱金属和碱土金属氧化物对玻璃的光谱性质的影响.研究结果表明,随着B2O3 含量的提高,玻璃的自发辐射跃迁几率降低,辐射寿命增长,但吸收截面、相应的积分吸收截面和发射截面减小,玻璃的折射率在B2O3 含量为15% (摩尔分数)时达到极小值.随着修饰体阳离子场强的升高,吸收截面和发射截面有增大趋势.

基于Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂的上转换玻璃陶瓷材料的制备和性能

采用熔融-晶化法在Zn O-Al_2O_3-Si O_2系玻璃陶瓷的基础上,用Ge O_2取代部分Si O_2成功制备出Er^(3+)/Yb^(3+)共掺Zn O-Al_2O_3-Ge O_2-Si O_2系玻璃陶瓷,并通过对样品的硬度及上转换荧光测试分析确定了Ge O_2的最佳取代量为7.5wt%。研究发现在980 nm波长光的激发下,样品产生了绿色(524 nm、546 nm)和红色(659 nm)上转换发光,且当Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂比为2.5∶6.5时样品上转换荧光强度最强。

P_2O_5-B_2O_3-R_2O-MO-Al_2O_3系统玻璃物化性质的研究

以Yb3 + Er3 + 共掺的P2 O5 B2 O3 R2 O MO Al2 O3 (R =Li,Na ,K ;M =Zn ,Ca ,Sr,Ba)系统玻璃为研究对象,分别分析了改变B2 O3 的含量,以及加入不同种类的碱金属和碱土金属氧化物对玻璃的物理化学性质的影响。研究结果表明,当B2 O3 的含量增加,玻璃的Tg,Tf 上升,热膨胀系数下降;随着修饰体阳离子半径减小,玻璃的溶解速率下降,化学稳定性变好。

磁控溅射制备Er^(3+)/Yb^(3+)共掺杂TiO_2薄膜的上转换发光特性

采用射频磁控溅射法制备得到Er^(3+)/Yb^(3+)TiO_2薄膜,980 nm的抽运源作用下上转换可以得到490 nm的绿光和670 nm的红光,上转换红、绿光发光强度受到烧绿石Er_xYb_(2-x)Ti_2O_7晶体的生成以及Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂浓度的影响,实验表明,适量共掺杂Er^(3+)/Yb^(3+)可明显增强上转换发光,Er^(3+)在上转换发光中起主要作用,而引入敏化离子Yb^(3+)可以大大提高上转换发光效率,磁控溅射法制备的TiO_2薄膜声子态密度较小,从而抑制了无辐射跃迁过程,导致490nm绿光形成以及红光强度大于绿光强度。

镱铒共掺Al_2O_3薄膜激光退火研究

讨论了激光退火工艺参量对镱铒共掺Al2O3薄膜表面形貌和退火均匀性的影响。薄膜样品被置放于衰减扩束透镜的3倍焦距位置时,薄膜上8 mm半径区域内近似均匀退火;退火时间为32 s时,表面形貌与退火前基本相同。阈值退火功率为5 W,最佳退火功率为20 W。对相同工艺制备的镱铒共掺Al2O3薄膜分别进行CO2激光退火和热退火处理,光致发光(PL)谱测量表明,前者峰值强度比后者强10倍以上,并且热退火光致发光强度随抽运功率增加出现饱和、下降,而激光退火近似随抽运功率单调线性增强。

镱铒共掺Al2O3薄膜上转换机理及其温度特性

采用中频磁控溅射法制备了镱铒共掺Al2O3薄膜,铒镱掺杂浓度分别为0.3%,3.6%(摩尔分数,全文同).讨论了三价铒离子529 nm和549 nm光致发光的上转换机理.在291.8—573.3 K温度区间测量了两绿上转换光谱荧光强度比的温度特性,拟合表达式为R=5.37exp(-738/T).366 K温度时灵敏度最大,为0.0039 K-1.结果表明镱铒共掺Al2O3薄膜适合作为小型、高温和高灵敏的光学温度传感材料.

退火温度对Er/Yb共掺Al_2O_3薄膜的光致荧光光谱的影响

通过对不同退火条件下ErYb共掺Al2O3薄膜光致荧光(PL)光谱的系统分析,研究了高ErYb掺杂浓度所导致的晶体场变化对薄膜PL光谱的影响,并结合薄膜结构分析,探讨了Al2O3薄膜的结晶状态在Er3+激活、PL光谱宽化中的作用及可能的物理机理.研究结果表明退火处理所导致的Er3+PL光谱的变化与薄膜的微观状态之间有着密切的联系.在600—750℃范围内,薄膜呈非晶态结构,薄膜荧光强度的增加主要是薄膜内缺陷减少所致;在800—900℃范围内,γAl2O3相的出现是导致荧光强度明显增加的主要原因;当退火温度为1000℃时,Er,Yb的大量析出致使荧光强度的急剧下降.此外,对PL光谱线形分析表明,各子能级跃迁的相对强度变化是导致荧光光谱宽化的主要因素.