Структура и спектрально-люминесцентные характеристики керамики Y2O3:Er

1. Структура и спектрально-люминесцентные характеристики керамики Y2O3:Er

Автор работы: Аношкин П.В.
Научный руководитель: Рябочкина П.А.

2.

Актуальность
Лазеры, генерирующие излучение в спектральном диапазоне
1,5-1,6 мкм находят широкое практическое применение
Спектр ряда молекул в
ближней ИК области

3.

Цель:
исследование структуры и спектрально-люминесцентных
характеристик керамики Y2O3:Er
Задачи:
исследование структуры
микроскопии (СЭМ);
керамики
методом
сканирующей
электронной
регистрация спектров поглощения, обусловленных переходами с основного
мультиплета 4I15/2 ионов Er3+ на возбужденные мультиплеты 4I13/2, 4I11/2, 4I9/2, 4S3/2,
2
H11/2 , 4F7/2; определение сил осцилляторов для соответствующих оптических
переходов и параметров интенсивности Ω t (t=2,4,6) ионов Er3+;
исследование апконверсионной люминесценции с уровней 4S3/2,4F9/2 ионов Er3+ в
керамике Y2O3:Er при возбуждении на уровень 4I13/2 ионов Er3+

4. Объекты исследования

Фотография образца керамики Y2O3:Er
(СEr=0.5 ат.%) Образцы керамики были получены в
лаборатории микро и нанотехнологий Фрязинского
филиала ИРЭ РАН (Зав. лабораторией Копылов
Ю.Л.)
Обзорный спектр пропускания керамики
Y2O3:Er (СEr=0.5ат.%)
Экспериментальные методы исследования
1)Метод сканирующей электронной
микроскопии(СЭМ)
2)Спектрально-люминесцентный метод

5. Результаты исследования структуры керамики Y2O3:Er методом СЭМ

Рис.1 Изображение структуры керамики Y2O3:Er,
полученное методом СЭМ
Рис 2. Изображение поверхности керамики
Y2O3:Er, полученное методом СЭМ

6. Установки для проведения исследований

Оптическая схема прибора
Perkin Elmer Lambda 950 для
регистрации спектров
поглощения при Т=300 К
FHR Spectrometer:Horiba HR 1000

7. Спектры поглощения керамики Y2O3:Er

8.

Метод Джадда-Офельта
Расчетные значения сил осцилляторов
определяются по формуле:
Экспериментальные значения сил
осцилляторов определяются по формуле:
Расчет параметров Ω2, Ω4, Ω6 производится при условии
минимизации среднеквадратичного отклонения:
p – число определяемых параметров, а q – число
уравнений.

9. Спектроскопические характеристики керамики Y2O3:Er

Конечный
λ, нм
мультиплет
перехода 4I15/2→ J'
∫k(λ)dλ·10-6
fexp·10-6
fcalJO·10-6
|Δf|·10-6
4
F7/2
490
0.325
1.054
1.63
0.576
2
H11/2
522
3.193
9.818
9.829
0.011
4
S3/2
552
0.28
0.77
0.404
0.366
4
F9/2
665
0.864
1.856
1.716
0.14
4
I9/2
815
0.406
0.44
0.222
0.217
4
I11/2
970
1.515
0.977
0.558
0.42
4
I13/2
1530
3.83
1.422
1.068
0.354
Рассчитанные
параметры
интенсивности
Ω2=4.987∙10-20 см2
Ω4=0.954∙10-20 см2
Ω6=0.756∙10-20 см2
Таблица 1. Значения экспериментальных и расчетных сил
осцилляторов и параметров интенсивности Ωt (t=2,4,6)

10.

Ап-конверсионная люминесценция ионов Er3+ в керамике
Y2O3:Er
Излучение происходит в
виде спектральных
полос,зеленая с пиком
максимума на 552нм, и
красной полосы с пиком
на 665 нм

11. Результаты и выводы:

Методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)
выявлено наличие зеренной структуры керамики Y2O3:Er со
среднем размером, зерен равным 15мкм.Изображения СЭМ
свидетельствуют о наличие в керамике Y2O3:Er пор, которые
распределены в ней случайным образом
Из интегральных коэффициентов поглощения определены силы
осцилляторов для переходов с основного состояния 4I15/2 на
возбужденные состояния 4I13/2, 4I11/2, 4I9/2, 4S3/2, 2H11/2 , 4F7/2 ионов Er3+
Используя метод Джадда-Офельта определены параметры
интенсивности Ωt(t=2,4,6) ионов Er3+ для керамики Y2O3:Er, равные
соответственно Ω2=4.99∙10-20 см2 ,Ω4=0.95∙10-20 см2 ,Ω6=0.76∙10-20 см2
Зарегистрированы спектры апконверсионной люминесценции с
уровней 4S3/2 и 4F9/2 ионов Er3+ в керамике Y2O3:Er при возбуждении
на уровень 4I13/2 ионов Er3+

12.

Спасибо за внимание