(Dy,Ba)掺杂ZrO2纳米晶的光物理特性及其激光活性，用于黄色固态激光器和光放大器应用

《ACS Applied Nano Materials》：Photophysical Characterization and Laser-Active Properties of (Dy,Ba)-Codoped ZrO2 Nanocrystals for Yellow Solid-State Laser and Optical Amplifier Applications

Dysprosium codoped Ba–ZrO? nanocrystals were synthesized via chemical bath method to explore phase-dependent luminescence and bandgap调控.低浓度Dy3+（0.01-0.04）形成纯四方相，高浓度（0.05-0.08）出现四立方混合相，带隙随浓度变化呈现双趋势。Judd-Ofelt分析显示黄光跃迁发射截面达25.8×10?2? cm2，量子效率97%，适合低温光电器件，但热稳定性不足制约高功率LED应用。

　　

随着需求的增长，人们越来越需要寻找高效的荧光粉和激光材料，以降低成本并提高稳定性。掺镝的Ba–ZrO₂纳米晶体因其可调的发射特性和相位依赖的发光性能，成为黄色固态激光器和光放大器应用的理想候选材料。通过化学浴技术，将不同浓度的Dy³⁺（x = 0, 0.01, 0.02, ..., 0.08）与固定浓度的Ba²⁺（x = 0.03）掺入ZrO₂纳米晶体中。Rietveld精修结果显示：当Dy³⁺浓度较低（x = 0.01–0.04）时，晶体为纯四方相；而当Dy³⁺浓度较高（x = 0.05–0.08）时，晶体为四方相与立方相的混合物。这表明ZrO₂纳米晶体的结构相态严重依赖于合成方法和稀土离子的浓度。随着Dy³⁺掺杂量的增加，四方相的能带隙呈单调减小趋势，而四方相与立方相的混合相的能带隙则呈增大趋势。Judd–Ofelt分析表明，这些纳米晶体在黄色发光过程中具有较高的受激发射截面（25.8 × 10^–20 cm²）、分支比（0.98）、增益带宽（46.0 × 10^–28 cm³）、光学带宽（15.3 × 10^–25 cm² s）和量子效率（97%）。漫反射光谱、荧光衰减分析以及CIE色度图进一步证明了这些纳米晶体适用于低温光子器件。然而，较低的热淬灭温度限制了它们在高功率发光二极管中的应用。