Ce³⁺浓度对YVO₄:Ce³⁺晶体发光性能的影响

杨广武^1,2，杨瑞霞^1,3，张守超²，朱飞²

1. 河北工业大学电子信息工程学院2. 天津城建大学理学院3. 天津市电子材料与器件重点实验室

摘 要：利用提拉法生长了掺杂浓度为1.0at%¹0.0at%的YVO₄:Ce³⁺单晶,XRD分析显示Ce³⁺的掺入没有改变晶体结构。晶体的激发和发射谱测试表明,在325 nm激发下YVO₄:Ce³⁺发射出峰值在445 nm的蓝光和620 nm附近的红光。蓝光发光强度随Ce³⁺浓度增加而增强,当浓度为8.0at%时达到最强,10.0at%时出现浓度淬灭,发光减弱;红光则随着Ce³⁺浓度的增加而持续增强。通过实验分析推测蓝光来源于Ce³⁺电子从激发态²D_3/2到基态²F_5/2的跃迁,而红光则是由于V⁴⁺的电子能级跃迁而形成的。XPS测试显示部分Ce³⁺失去电子被氧化成为Ce⁴⁺,失去的电子大部分被V⁵⁺捕获形成V⁴⁺。V⁴⁺的d轨道分裂为三个轨道单态²A₁、²B₁、²B₂和一个轨道简并态²E等4个能级,基态为²B₂。V⁴⁺中电子通过能量传递、辐射跃迁和无辐射跃迁等过程,可以实现波长在620 nm附近的红光发射以及在620 nm激发下的451 nm蓝光上转换发光。实验证实了上转换发光为双光子过程。研究结果对紫外激发下YVO₄:Ce³⁺红、蓝光发光行为提供了理论支撑。

关键词：铈离子;上转换发光;V4+;能量传递;红光发射;