Crystal Growth, Spectral Properties and Energy Transfer Mechanisms of Sr3Gd（BO3）3∶Dy3+/<italic style="font-style: italic">RE</italic>3+（<italic style="font-style: italic">RE</italic>=Tb, Eu） Crystals

FANG Gao-yang; WANG Yan; YOU Zhen-yu; LI Jian-fu; ZHU Zhao-jie; TU Chao-yang

doi:10.37188/CJL.20220094

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Crystal Growth, Spectral Properties and Energy Transfer Mechanisms of Sr₃Gd（BO₃）₃∶Dy³⁺/RE³⁺（RE=Tb, Eu） Crystals

Invited Paper | 更新时间：2022-12-08

- Crystal Growth, Spectral Properties and Energy Transfer Mechanisms of Sr₃Gd（BO₃）₃∶Dy³⁺/RE³⁺（RE=Tb, Eu） Crystals
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 43, Issue 11, Pages: 1721-1732(2022)
- 作者机构：
  
  1.中国科学院福建物质结构研究所光电子材料化学与物理重点实验室，福建福州　350002
  2.福州大学化学学院，福建福州　350108
  3.中国福建光电信息科学与技术创新实验室（闽都创新实验室），福建福州　350108
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Nature Science Foundation of China(51872286);the Director Fund Project of Mindu Innovation Laboratory(2021ZR204);the Strategic Priority Research Programs of the Chinese Academy of Sciences(XDB20010200)
- DOI：10.37188/CJL.20220094
  CLC： O482.31
- Received：19 March 2022，
  
  Revised：03 April 2022，
  
  Published：05 November 2022
- 稿件说明：
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方高阳,王燕,游振宇等.Sr₃Gd（BO₃）₃∶Dy³⁺/RE³⁺（RE=Tb, Eu）晶体的生长、发光性质及能量传递[J].发光学报,2022,43(11):1721-1732.

FANG Gao-yang,WANG Yan,YOU Zhen-yu,et al.Crystal Growth, Spectral Properties and Energy Transfer Mechanisms of Sr₃Gd（BO₃）₃∶Dy³⁺/RE³⁺（RE=Tb, Eu） Crystals[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(11):1721-1732.
方高阳,王燕,游振宇等.Sr₃Gd（BO₃）₃∶Dy³⁺/RE³⁺（RE=Tb, Eu）晶体的生长、发光性质及能量传递[J].发光学报,2022,43(11):1721-1732. DOI： 10.37188/CJL.20220094.

FANG Gao-yang,WANG Yan,YOU Zhen-yu,et al.Crystal Growth, Spectral Properties and Energy Transfer Mechanisms of Sr₃Gd（BO₃）₃∶Dy³⁺/RE³⁺（RE=Tb, Eu） Crystals[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(11):1721-1732. DOI： 10.37188/CJL.20220094.

摘要

黄光激光在医疗美容、原子冷却与捕获、激光雷达等领域具有潜在的应用前景，因此，黄光激光器的研究具有重要意义。Dy

因其

9/2

→

13/2

辐射跃迁而成为黄光激光的最佳激活离子，但是其在可见光波段为自旋禁戒跃迁，导致其吸收截面和发射截面都很小，从而引起黄光激光输出困难。本文通过提拉法成功生长了Dy

∶Sr

Gd（BO

）

（缩写Dy

∶SGB）、Dy

/Tb

∶SGB和Dy

/Eu

∶SGB晶体，通过室温偏振吸收谱、发射谱、荧光衰减曲线以及Judd-Ofelt理论计算分析了其光谱性能和能量传递机制。研究表明，共掺Tb

和Eu

增大了Dy

在黄光波段的发射截面和荧光量子效率，有利于Dy

的黄光输出。此外，证明了Dy

/Tb

∶SGB晶体中发生了Dy

和Tb

之间相互能量传递过程，Dy

/Eu

∶SGB晶体中仅有Dy

→Eu

的能量传递过程。

Abstract

The yellow lasers are of great importance as they have potential applications in the areas such as medical aesthetics， atomic cooling and trapping， and radar. Dy

is the best activating ion for yellow lasers due to its

9/2

→

13/2

radiative transition， but its spin-forbidden transition in the visible wavelength leads to a small absorption and emission cross section， which causes difficulties in yellow laser output. In this paper， Dy

∶Sr

Gd（BO

）

（abbreviation Dy

∶SGB）， Dy

/Tb

∶SGB and Dy

/Eu

∶SGB crystals were successfully grown by the Czochralski method， and their spectral properties and energy transfer mechanisms were analyzed by room-temperature polarization absorption spectra， emission spectra， fluorescence decay curves and Judd-Ofelt theoretical calculations. It is shown that the co-dopant of Tb

and Eu

increases the emission cross section and fluorescence quantum efficiency of Dy

in the yellow emission band， which is favorable to the yellow laser output of Dy

. In addition， it is demonstrated that a mutual energy transfer process between Dy

and Tb

occurs in Dy

/Tb

∶SGB crystals and only Dy

→Eu

in Dy

/Eu

∶SGB crystals.

关键词

Keywords

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Crystal Growth, Spectral Properties and Energy Transfer Mechanisms of Sr3Gd（BO3）3∶Dy3+/RE3+（RE=Tb, Eu） Crystals

DOI：10.37188/CJL.20220094

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Crystal Growth, Spectral Properties and Energy Transfer Mechanisms of Sr₃Gd（BO₃）₃∶Dy³⁺/RE³⁺（RE=Tb, Eu） Crystals