稀土雙摻鎢酸鈣多晶的上轉換穩態光譜分析1

以下為稀土雙摻鎢酸鈣Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶的上轉換穩態光譜的分析。

在980nm光源激發下，對Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺樣品進行上轉換穩態光譜測試，測試範圍500~750nm，測試結果如圖1所示。

由圖1可以看出，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶在545nm處有明顯的綠光發射峰，這個波長的綠光發射對應Ho³⁺離子的⁵S₂,⁵F₄→⁵I₈能級躍遷。在659nm處出現了比綠光強度稍大的紅光發射峰，這個波長的紅光發射峰對應於Ho³⁺離子的⁵F₅→⁵I₈能級躍遷。摻雜的Ho³⁺由於受到基質晶體場的作用而發生能級劈裂，因此綠光和紅光發射峰均出現劈裂的現象。 

由於Ho³⁺離子的能級不能直接吸收980nm激發波長傳遞的能量，需要通過Yb³⁺離子的敏化作用傳遞能量，從而實現能級躍遷，因此Ho³⁺離子和Yb³⁺離子的比例直接影響上轉換發光強度。測試樣品固定Yb³⁺離子濃度為4mol％不變，逐漸增大Ho³⁺離子的濃度。由圖中可以看出，隨著Ho³⁺離子濃度的增加，綠光和紅光的發光強度均增大。當Ho³⁺離子濃度為0.4mol%時，綠光和紅光發光強度均達到最大值，此後再增加Ho³⁺離子濃度，發光強度逐漸減小。這是由於當Ho³⁺離子濃度較小時，Yb³⁺離子相對於Ho³⁺離子濃度較大，很多Yb³⁺離子沒有被充分利用且Yb³⁺離子間距離較小，兩個相鄰的Yb³⁺離子組成一對，發生合作敏化作用，能量傳遞效率降低，因此發光較弱。當Ho³⁺離子濃度過大時，Yb³⁺離子傳遞給每個Ho³⁺離子的平均能量減少，很難發生能級躍遷，因此上轉換發光強度減弱。當Ho³⁺離子和Yb³⁺離子濃度比為1：10時，上轉換發光強度最強。 

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