铒镱铈三重掺杂钼酸镧钠晶体的生长与光谱特性及其1.5μm激光潜力研究

《Journal of Luminescence》：Growth and spectral features of Er3+-doped and Er3+/Yb3+/Ce3+-triply doped NaLa(MoO 4) 2 crystals

本文推荐采用提拉法成功生长了Er3+单掺及Er3+/Yb3+/Ce3+三重掺杂的NaLa(MoO4)2晶体。研究发现高浓度Ce3+掺杂将Yb3+→Er3+的能量转移（ET）效率从19%提升至74%，显著抑制上转换（UC）发光并增强近红外（NIR）发射截面，表明该晶体在1.5μm眼安全激光器领域具有重要应用前景。

　　

Highlight

晶体生长

采用提拉法（CZ）生长了2% Er³⁺:NLM和2% Er³⁺:15%Yb³⁺:40%Ce³⁺:NLM激光晶体。原料按化学计量比称重，其中MoO₃额外添加2wt%以补偿高温挥发。原料经混合研磨后，在1000°C下进行12小时固相反应。晶体生长阶段采用<100>取向的籽晶，在氮气气氛中以1-2毫米/小时的提拉速率和10-20转/分钟的转速完成生长。

Er³⁺:NLM和Er³⁺:Yb³⁺:Ce³⁺:NLM晶体的物相与拉曼光谱分析

图1为生长后的晶体照片，内部无宏观裂纹或包裹体。将晶体研磨成细粉进行XRD表征，结果如图2(a)所示：所有衍射峰均与标准卡片（PDF#24-1103）完美匹配，峰形尖锐且强度高，证实成功合成了纯相的晶体。图2(b)的拉曼光谱显示，在100-1000 cm^-1范围内观察到位于320 cm^-1和870 cm^-1的强拉曼峰，分别归属于MoO₄四面体的弯曲振动和伸缩振动。高浓度Ce³⁺掺杂未引起明显的峰位偏移，表明晶体结构保持稳定。

结论

本研究通过提拉法成功制备了Er³⁺:Yb³⁺:Ce³⁺:NLM晶体。吸收光谱表明，高浓度Yb³⁺掺杂提升了晶体对980纳米激光二极管泵浦光的吸收效率。通过上转换光谱和近红外光谱分析发现，高浓度Ce³⁺离子有效促进了Er³⁺离子的非辐射跃迁过程，从而显著抑制了其上转换发光。