[发明专利]一种用磁场增强稀土发光材料发光效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于增强稀土材料发光效率技术领域，更具体地，涉及一种用磁场增强稀土材料发光效率的方法。

背景技术

稀土发光材料是指在外加光子或电子激发下能够发光的稀土离子掺杂的化合物材料，广泛应用于发光、显示、特种材料（如激光晶体），以及荧光标定、传感等领域。目前广泛应用于日常生活的各类发光产品中，如荧光灯管、显示屏、激光晶体，以及生物药物实验等方面。其发光原理是，稀土发光材料在光子或电子激发下，低能级的电子获得能量被激发到高能级，经过弛豫后再经过辐射跃迁回到低能级，同时发光一个或多个光子。

对于发光材料，一个重要的技术指标就是发光效率，即外加能量转换为光能的效率，如何提高发光效率是目前稀土材料合成及应用追求的重点。目前通常采用掺杂、改性等手段来提高发光效率，通过增加稀土元素的掺杂含量、改变掺入的稀土元素、改变掺杂基质、调节烧结温度等方式来改变稀土发光材料的发光性质。这些方法往往需要反复调节样品结构或者掺杂浓度，工艺复杂且周期长，在现有的激发光的激发下荧光效率很低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用磁场增强稀土发光材料发光效率的方法，该方法能有效提高样品的发光效率，不需要改变材料的原有结构，也不需要反复优化样品的相关参数，可重复性好，在发光器件特别是激光晶体中有很重要的实用价值。

为实现上述目的，本发明提供了一种用磁场增强稀土发光材料发光效率的方法，包括以下步骤：

S1：选取激发波长，使具有所述激发波长的光能激发稀土发光材料样品发光；

S2：将所述样品放入磁体中，用步骤S1中选取的激发波长的光激发所述样品发光，在4.2～265K范围内调节样品温度使其恒定，使磁体的磁场强度连续变化，连续记录相应磁场强度下的样品发光光强，得到样品发光光强随磁场强度的变化关系；

S3：根据样品发光光强随磁场强度的变化关系，得到样品的发光光强较未施加磁场情况下增加时对应的磁场强度范围R；以及

S4：用S1中选取的激发波长的光激发样品发光，调节样品温度使其恒定且与S2中的温度相同，将样品放入磁场强度在磁场强度范围R内的连续变化磁场或稳态磁场中，以增强稀土发光材料的发光效率。

优选地，所述步骤S1中，根据测得的所述样品的吸收峰选取激发波长。

优选地，所述步骤S2中，调节所述样品温度至80K。

优选地，所述步骤S2或所述步骤S4中，样品温度越低，样品的发光光强较未施加磁场时增加的倍数越高。

优选地，所述步骤S2或所述步骤S4中，样品温度越低，得到极大发光光强所需的磁场强度越低。

优选地，所述步骤S1或所述步骤S2中，所述样品的发光光强用光谱仪或光探测器测量。

优选地，所述步骤S4中，将样品放入具有磁场强度范围R内任一极大发光光强对应的磁场强度的稳态磁场中。

优选地，所述稀土发光材料样品为铒掺杂的钇钒氧单晶或铕掺杂的钇钒氧单晶。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、用一定波长光波使稀土发光材料样品激发发光，同时通过施加外加磁场改变样品能级，使其与激发光波波长匹配，显著提高样品的发光效率，不需要改变样品的原有结构，也不需要反复优化样品的相关参数，且可重复性好。

2、本发明的用磁场增强稀土材料发光效率的方法属于非破坏性手段，在发光器件特别是激光晶体中有很重要的实用价值。

3、本发明的用磁场增强稀土材料发光效率的方法还可以用来分析样品的吸收能级，以及塞曼效应的强度等，此方法还能作为材料性质改进的依据，可以用来优化样品的相关参数，使其在没有外加磁场的条件下也能实现发光效率的增强。

附图说明

图1是本发明的用磁场增强稀土发光材料发光效率的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

磁场是一种外加的调节手段，在其作用下，稀土发光材料的发光性能会受到调制，产生荧光增强、发光峰劈裂、移动等多种物理效应。这些效应使其在磁场传感、物质结构探测、发光器件等方面有潜在的应用价值。其中荧光增强将会促进其在发光器件中的应用。