目前國內生長的Ce: YAP晶體仍存在出光率低的問題,其機理應該與自吸收有關,但尚未得到有效解決。為了比較不同退火條件下退火對自吸收的影響,我們測量了相同厚度(2mm)和濃度(0.3%)的Ce: YAP晶體在不同溫度和氣氛下退火后的透射光譜、熒光光譜和XEL光譜。從圖4-8可以看出,直拉法生長的Ce: YAP晶體經(jīng)氫退火后透射邊藍移,自吸收減弱。當進行氧退火時,通過邊緣紅移增強了自吸收。氫的退火溫度越高,自吸收越弱。氧的退火溫度越高,自吸收越強。然而,退火溫度的上限約為1600。如果溫度太高,晶體容易起霧,導致幾乎不滲透。CeYAP晶體中Ce3離子5d4f躍遷對應的熒光光譜為330~400nm之間的一個帶,其峰值約為365~370nm。江西雙摻CeYAP晶體好不好
Ce: YAP晶體的退火,剛出爐的Ce:YAP單晶由于內部熱應力較大,在加工過程中容易開裂,提拉法生長的晶體明顯,同時由于鈰離子的價態(tài)(Ce2、Ce3、Ce4)不同,高溫閃爍晶體中只有三價鈰離子(Ce3)作為發(fā)光中心,因此不同的退火工藝條件對高溫閃爍晶體的閃爍性能有重要影響。對于空氣退火,退火溫度為1000 ~ 1600,恒溫時間為20 ~ 30小時,1200以下升溫/降溫速率為50 ~ 100,1200時升溫/降溫速率為30 ~ 50。使用的設備是硅碳或硅鉬棒馬弗爐流動氫退火,退火溫度1200-1600,恒溫時間20-36小時,1200以下升溫/降溫速率50-100/小時,1200升溫/降溫速率30-50/小時。上海專業(yè)CeYAP晶體現(xiàn)貨CeYAP的TL主發(fā)光峰峰溫較高(701 K)。
從Ce3+ 離子2F7/2和2F5/2 態(tài)能級在YAP 晶體中的能級分裂看,2F7/2能級在晶體場中分裂的子能級寬度對應波數(shù)范圍為3250 cm-1到2085cm-1, 2F5/2 態(tài)能級分裂的子能級寬度范圍為500 cm-1左右, 5d比較低能級的對應波數(shù)為33000 cm-1。可以得到Ce3+ 在YAP基質中激發(fā)譜(d-f 躍遷)的比較低能級躍遷的波長為336.1nm(29750 cm-1),因此316nm的激發(fā)峰成分雖然發(fā)光波長比較偏紅光方向,但仍在允許范圍內。當激發(fā)波長從294nm(34013cm-1)到316nm(31645 cm-1)變化時,各子能級都有可能被激發(fā),且不同能量激發(fā)時各子能級之間的躍遷強度比可能會有所差別。
Ce:YAP作為閃爍晶體的真正研究始于T. Takada等人[41](1980)和R. Autrata等人[42](1983)的提議以及YAP晶體作為掃描電鏡電子射線和紫外光子檢測的研究。1991年,Baryshevky等人用水平區(qū)熔法生長了Ce:YAP閃爍晶體[43],然后研究了不同方法生長的Ce:YAP晶體的光學和閃爍性質[20]。1995年,Tetsuhiko等人[44]總結并重新研究了Ce:YAP晶體的光學特性。此后,大量文獻[45-47]報道了Ce:YAP晶體的閃爍性質和應用,并對其閃爍機理進行了大量深入的研究工作。由于Ce:YAP高溫閃爍晶體具有優(yōu)異的閃爍性能和獨特的物理化學性質,因此Ce:YAP高溫閃爍晶體可廣泛應用于相機、動物PET、SEM等檢測領域[46][49-55]。由于存在Ce3+離子的非輻射躍遷,Ce,Mn:YAP的衰減時間的快慢成分均變?yōu)樵瓉淼囊话搿?/p>
電子、空穴和激子的相互作用將導致局域化。許多離子晶體表現(xiàn)出一種有趣的現(xiàn)象,即價帶空穴位于正常晶格中,這種現(xiàn)象被稱為自陷。在熱化過程中,空穴達到價帶的頂部,并被限制在特定的陰離子中。對于堿金屬鹵化物晶體,這意味著一個鹵化物離子轉變成一個原子:X- X0。該鹵原子X0將在一定程度上極化環(huán)境,并且該系統(tǒng)將顯示出軸向弛豫,導致這種局部空穴被兩個相鄰的陰離子共享。這種狀態(tài)被稱為X2分子或Vk中心。在低溫下(通常t <200 k),Vk核是穩(wěn)定的,位于兩個陰離子上的空穴稱為自陷空穴,電離輻射后離子晶體形成自陷空穴的平均時間為10-11 s到10-12 s,這個時間比自由空穴和導帶電子的復合時間短。因此,純離子晶體中的大多數(shù)空穴很快轉化為Vk中心。 Ce:YAP高溫閃爍晶體的研究!晶體生長過程中大的溫度梯度以及快的降溫速率等是CeYAP晶體產(chǎn)生開裂的主要原因。陜西雙摻CeYAP晶體定制
CeYAP是一種性能優(yōu)良的閃爍晶體,它具有良好的機械加工性能。江西雙摻CeYAP晶體好不好
不同溫度退火的Fe: YAP樣品的吸收光譜和差分吸收光譜,是Fe: YAP樣品在不同溫度退火后的吸收光譜和微分吸收光譜。Fe: YAP晶體的吸收光譜在203納米、246納米、270納米和325納米附近有吸收峰。差示吸收光譜顯示,氫退火后264 ~ 270納米波長范圍內的吸收明顯減弱,氧退火后321納米出現(xiàn)差示吸收峰??梢哉J為246 nm和270 nm處的吸收與Fe3有關,即Fe3和Fe2之間存在躍遷[102]。除了321nm處的吸收,YAP: Fe的幾個吸收峰與純YAP晶體的吸收峰有一定距離,這不能解釋純YAP(Ce: YAP)中的其他吸收峰與鐵有關。 江西雙摻CeYAP晶體好不好
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