一、YAG晶体色心的EPR谱（论文文献综述）
聂颖[1]（2014）在《Yb:YAG晶体水平定向结晶法生长及其退火变色机理研究》文中认为Yb:YAG晶体以其优异的热学、机械、光学、激光性能成为新的研究热点，被视为发展高效率、大功率固体激光器的一个主要方向，成为当前最有发展前景的全固态激光器工作物质。在军事、民用、材料、信息等领域中的广泛应用，迫切需要大尺寸、高品质Yb:YAG晶体材料。但传统生长方法、工艺难以满足要求，故本论文国内首次采用水平定向结晶法生长Yb:YAG晶体。对乌克兰UKAK-2型单晶生长炉充分研究后进行了改进。经过一系列准备工作、合适晶体生长工艺参数探究等阶段后，最终生长出总体完整性较好、尺寸为170mm×150mm×30mm的板状8at.%Yb:YAG单晶。真空气氛下生长出的Yb:YAG晶体因存在色心呈蓝绿色，1400℃退火后色心消失。对两种晶体进行晶体结构表征，结果表明晶体中无杂相、品质较好。腐蚀后形貌分析发现退火后晶体内应力释放、到达表面的位错增加，更易被腐蚀，表面粗糙度大、显微镜下腐蚀坑数量多。针对目前色心形成机理尚不明确的问题，探究900℃、1000℃、1100℃和1400℃不同温度退火5小时以及900℃下5小时、10小时、20小时、30小时和40小时不同退火时间对晶体光学性能的影响。结果表明近红外区域900nm～1050nm范围内三处吸收峰一直存在，为Yb:YAG本征吸收峰，不同条件下仅强度发生变化；色心引起385nm和645nm两处吸收峰，由氧空位及Yb3+还原为Yb2+引起，适当条件退火后晶体变为无色透明，色心消除，两吸收峰同时消失；在485nm和1029nm附近存在两处荧光发射峰，强度较弱，1100℃退火后荧光强度最大；退火时间及温度的增加有助于提高荧光寿命，900℃退火40小时值最大；电子顺磁共振谱结果与吸收光谱一一对应。利用第一性原理模拟分析实验现象本质，根据实验掺杂浓度及存在氧空位情况分别建模，对比分析晶格常数、能带结构、态密度、光学性能变化情况，证实氧空位造成禁带宽度减小，大部分原子各轨道电子态移动；结合吸收光谱实验，确定385nm处吸收峰是氧空位造成的，645nm处吸收峰是Yb3+变价造成的。为给后期实验提供必要的理论支撑，进而模拟50at.%Yb:YAG晶体，分析结果发现禁带宽度骤减、电子态改变，并可能产生新吸收带，出现浓度猝灭现象。
孙琼丽,黄新,吴建平,桂尤喜[2]（1990）在《YAG晶体色心的EPR谱》文中进行了进一步梳理本文描述了8种YAG样品的室温和77K的EPR谱.从这些谱的参数与光谱的实验数据对照,认为晶体中有三种顺磁性的色心,其中g～2.00和g～1.98两条顺磁谱相应于光谱2×104cm-1～3.4×104cm-1的吸收带,为YAG基质晶体中的缺陷俘获一个电子构成的电子型缺陷中心;而 g～30.60的顺磁谱线与氧空位和掺杂的金属离子Mg2+ 、Cr3+有关,推测为氧空位团或氧空位与金属离子构成的S>1/2的复合顺磁中心缺陷.YAG晶体随着在大气氛中高温退火,氧的进入和金属离子的掺入,造成电子和空间体积的不平衡,从而使晶体色心浓度加大.
杨丽霞[3]（2018）在《采用YSZ：Eu荧光物质进行等离子喷涂热障涂层的非接触温度测量》文中研究说明热障涂层在诸如航空发动机和地面燃气轮机等许多涉及高热通或者高温的环境中显示出了非常广阔的应用前景。从根本上说,热障涂层的寿命由陶瓷层/金属粘结层界面的温度决定。因此,精确测量发动机操作环境下陶瓷层/金属粘结层界面的温度对预测热障涂层寿命、研究涂层失效机理以及设计理想的冷却系统至关重要。热像荧光温度测量技术已经被证明即使在恶劣环境下也能够非常有效地进行无接触、原位温度测量。热像荧光物质主要由镧系稀土元素掺杂陶瓷主材料组成,其中稀土元素为荧光中心。当这种技术应用于热障涂层中,且热像荧光物质为稀土元素改性热障涂层陶瓷层的成分时,荧光层可以被称为“传感层”,而热障涂层也可以被称为“传感热障涂层”。在脉冲光源的激发下,荧光物质的荧光信号显示出指数衰减的特征,并且衰减寿命随着温度的增加而缩短。通过测量衰减寿命,便可以获得荧光物质所在位置的温度信息。本文的目标是制备等离子喷涂传感热障涂层,并建立荧光测温系统,从而实现热障涂层陶瓷层/粘结层界面处温度的非接触测量。由于Eu与其它稀土元素相比具有更优异的温度性能,因此本文的主要研究对象为Eu掺杂氧化钇稳定氧化锆（YSZ）荧光层,荧光层位于未掺杂YSZ首层的底部。为了能够排除YSZ首层荧光信号对荧光层荧光信号的影响,本文首先研究了等离子喷涂未掺杂的YSZ首层的荧光性能,然后再进行以下三个方面的研究:i)研究YSZ:Eu荧光层的荧光性能,包括荧光光谱、温度相关的荧光强度和荧光寿命,并将其与Dy掺杂的YSZ荧光层的荧光性能进行比较。与此同时,采用荧光信号与背景热辐射信号的比值（信背比）作为度量评价这两种荧光物质在等离子喷涂传感热障涂层内部的荧光测温性能。其中传感热障涂层的YSZ首层具有不同的厚度。由此又探讨了YSZ首层厚度对荧光测温性能的影响。结果显示温度测量上限主要受信背比的控制。YSZ首层的光衰减因子随着厚度的增加而显着增加。有趣的是,YSZ首层的光衰减因子随着温度的增加而逐渐减小,这有利于传感热障涂层内部温度的高温测量。ii)由于Eu3+的荧光过程对主材料YSZ的晶体结构敏感,并且YSZ在高温长时间热处理后往往伴随有相变的发生。因此,本文系统地研究了不同晶体结构对YSZ:Eu荧光性能（荧光光谱和温度相关的荧光寿命）的影响,其中被研究的四种不同YSZ:Eu荧光物质分别具有单斜、四方、立方和δ晶体结构。结果发现,四种不同晶体结构的YSZ:Eu荧光物质的荧光光谱显示出了明显不同特征（峰的数量、峰的强度比及峰的位置）,这种不同反映了Eu3+的位置对称性。从光谱的特征可以得到,这四种荧光物质的Eu3+位置对称性按照如下的顺序逐渐增加:单斜相的0YSZ:Eu、δ相的Zr3Y4O12:Eu、四方相的8YSZ:Eu和立方相的12YSZ:Eu。与此同时,荧光寿命也表现出了Eu3+的位置对称性的相关性:随着Eu3+位置对称性的增加,低温下（即温度低于热淬灭温度时）的荧光寿命和热淬灭温度都随之增加。iii)在燃气轮机、内燃机、发动机或者生成器等许多应用的服役过程中,热像荧光物质非常有可能处于一种氧气浓度变化的环境。要实现可靠的温度测量,荧光性能必须不受这一变化的影响。假若不能,这些荧光物质就无法用于温度测量,但却因此能够用于氧气浓度或者表面压力的测量。因此,本文最后研究了周围氧气浓度对YSZ:Eu荧光性能（荧光光谱、温度相关的荧光寿命和荧光强度）的影响。同样地,单斜、四方、立方和δ这四种不同晶体结构的YSZ:Eu荧光物质也被用于此项研究中。结果发现,这四种荧光物质的荧光寿命和荧光强度对氧气浓度敏感,而参考荧光物质Y2SiO5:Eu不受氧气浓度的影响。随着氧气浓度的增加,荧光寿命减短、强度减弱,显示出“氧气淬灭”的现象。Eu基荧光物质的“氧气淬灭”现象主要是由于主晶格中氧空位的存在。另外,这四种YSZ:Eu荧光物质的氧气浓度敏感性随着Eu3+位置对称性的增加而减小,与预存的氧空位浓度关系不大。这些发现可以为将来应用于高温环境的氧气浓度/压力传感器的荧光物质选择和传感器设计提供非常有意义的指导。
陈兆平[4]（2014）在《白光LED用YAG:Ce,Sm,Mn系列晶体的生长及封装研究》文中研究指明白光发光二极管（White light emitting diode,简称W-LED）是一种新型的固态照明光源,其绿色、节能、环保的特点呈现出广阔的发展前景。Ce:YAG荧光粉由于缺失红色发光成分,难以制备低色温,高显色指数的白光LED,尤其是Ce:YAG荧光粉专利技术被国外垄断,限制了其推广,为解决这些问题,研究性能更加优良盼白光LED用荧光材料体材料更为重要。单晶材料具有：1.相对高的光子产率；2.均匀性好；3.物化性能稳定、热导率高,寿命长；4.可实现增加红光成分和调谐发光波段等优点,是一种理想的荧光体材料,但目前研究结果表明：LED用Ce：YAG单晶还存在发光效率不够理想、色坐标偏移白光最佳位置（x=0.33,y=0.33）、色温高、缺乏有效红色发光成分等问题,因此本文通过Ce:YAG单晶掺杂Sm和Mn,增强红光发射,来提升LED的发光性能,用X射线粉末衍射、吸收和荧光光谱、变温光谱、电子顺磁共振谱（EPR）及光色电性能测试等手段对晶体的光学性能进行了表征,研究结果如下：1、用纯度为99.99%的Y2O3、Al2O3、CeO2和纯度为99.9%的Sm2O3、MnO2作为原料,采用提拉法生长了Ce,Sm:YAG、Mn:YAG、 Ce,Mn:YAG单晶,并优化了单晶生长工艺条件。2、用XRD对物相进行分析,Ce3+、Sm3+、Mn2+离子的掺入并没有影响到YAG的晶相结构,晶体均为单相立方结构,为纯的YAG结构,无其他杂相存在,单晶结晶质量完好。3、采用吸收光谱、激发发射光谱研究了Ce,Sm:YAG、Mn:YAG、 Ce,Mn:YAG单晶的发光峰的位置和强度,结果表明,随着Sm3+离子掺杂浓度的升高,616nm位置的红光发光峰有明显增强；Ce,Mn:YAG除了在530nm有着Ce3+离子的发光峰,在566nm处出现了Mn2+离子的特征发射峰,增加了发光中心,扩大了半高峰宽,使发射光谱产生红移,一定程度上提升了白光LED的光学性能。4、研究Ce,Sm:YAG单晶的变温光谱,结果表明,Ce,Sm:YAG单晶应用于白光LED具有较好发光稳定性；同时随着温度上升其发光图谱中位于529nm的主发光峰有红移现象。5、研究Ce,Sm:YAG退火工艺,结果表明：1300℃氧气退火减少了晶体中的氧离子空位,提高发光强度,在封装LED方面体现良好的稳定性。6、对Mn:YAG和Ce,Mn:YAG单晶样品电子顺磁共振谱分析表明：Mn:YAG和Ce,Mn:YAG样品均表现出了Mn2+离子的特征谱的超精细结构,证实在YAG晶体中有+2价锰离子存在,且对于Mn2+离子来说,在超精细耦合方面显示出很小的各向异性。7、研究Ce,Sm:YAG单晶与蓝光芯片匹配的白光性能,随着样品厚度增加,光效显着升高,显色指数降低；随着Sm3+掺杂浓度升高,样品的光效呈下降趋势,显色指数提高,当厚度为0.2～0.25mm, Sm掺杂浓度0.31wt%时,色坐标为（0.299l,0.300）,光效为98.8371m/W,显色指数为71.1,能够满足白光LED的照明要求。Mn掺杂可以使LED发光更容易保持在白光范围内,在60mA测试电流下光效93.9211m/W、色坐标（0.3103,0.3271）、色温6654K、显色指数为72.1。
邵冲云,于春雷,胡丽丽[5]（2020）在《面向空间应用耐辐照有源光纤研究进展》文中指出稀土掺杂有源光纤激光器或放大器具有重量轻、体积小、电光转换效率高等优点,在空间激光通讯、空间激光雷达、太空垃圾处理及军事等方面有重要应用价值。然而,常规稀土掺杂有源光纤在太空辐射环境中的辐射诱导损耗是非稀土掺杂无源光纤的1000倍以上,这给面向空间应用的光纤激光器或放大器的长期稳定性带来了严峻挑战。本文简要介绍了太空辐照环境、石英光纤在太空中的应用需求和所面临的挑战;然后从三个方面详细介绍了当前国内外在耐辐照有源光纤领域取得的最新研究成果:1)有源光纤辐致暗化机理,2)有源光纤耐辐射特性的影响因素,3)提高有源光纤耐辐射特性的方法;最后,对耐辐照有源光纤的未来研究方向进行了展望。
胡杰[6]（2009）在《四种光学镀膜材料的辐照着色效应研究》文中提出本文利用带电粒子辐照设备,对MgF2、ZrO2、Al2O3和SiO2四种粉末状光学镀膜材料进行了电子和质子辐照着色研究。用XRD法分析了辐照前后材料晶体结构的变化,用吸收光谱、荧光光谱和EPR法研究了辐照后每种材料内部形成的吸收带及其对应的色心种类,以及色心随辐照注量的演化过程。电子和质子辐照不影响材料的晶体结构,但对材料具有着色效应,从而改变其光谱性能。电子辐照在MgF2中形成260nm、320nm、370nm、400nm和470nm五个吸收带,分别对应于F心、三种类型的F2心和HD心。低能电子在ZrO2中形成260nm、300nm、360nm和480nm四个吸收带,分别对应于H2心、与本征吸收有关的缺陷、F心和F+心;1MeV高能电子在ZrO2中只形成260nm、300nm和480nm吸收带。低能电子在Al2O3晶体中形成205nm、230nm、300nm和410nm四个吸收带,分别对应于F心、F+心、F2心和空穴心;1MeV高能电子在Al2O3主要形成300nm和410nm吸收带。低能电子辐照后SiO2粉末中形成了203nm、225nm、290nm和550nm吸收带,分别对应于E′心、POR以及与杂质Ge和杂质Al有关的缺陷;1MeV高能电子辐照在SiO2中形成203nm和550nm两个主要吸收带。质子辐照在MgF2中形成260nm、320nm、370nm和400nm四个吸收带,分别对应于F心和三种类型的F2心;在ZrO2晶体粉末中形成260nm、300nm、360nm、480nm、610nm和1150nm六个吸收带,其中260nm、290nm、360nm和480nm分别对应H2心、与本征吸收有关色心、F心和F+心;在Al2O3晶体粉末中形成205nm、230nm、260nm、300nm、360nm和450nm六个吸收带,分别对应于F心、两种F+心、F2心、F3+心和F22+心;在SiO2中形成203nm、230nm、270nm、320nm和410nm五个吸收带,分别对应于E′心、POR、NBOHC和杂质色心。各种色心的形成和累积过程不仅取决于材料及带电粒子种类,与辐照粒子能量也有关。一般色心浓度随辐照注量的增加而增加,也有一些相互关联的色心在辐照过程中相互转化。
王旋[7]（2020）在《电子辐照及离子注入对单晶金刚石光电性能的影响与机制》文中研究指明金刚石中的氮空位色心（NV色心）因其独特的光/电磁特征和优异的电子学性质,使其在弱磁场等精密物理量的测量以及下一代电子器件有着可观的应用前景。无论是在下一代电子器件还是NV色心应用中,离子注入/辐照都是调控其性能的关键技术。本文分别以光学级和电子级单晶金刚石为对象,通过电子辐照、N、O、S离子注入,系统研究单晶金刚石的光/电性能演化规律,揭示单晶金刚石材料离子注入导致的结构损伤效应及其性能演化机制。经170 ke V、1×1016 cm-2电子辐照后,光学级金刚石光学透过率明显下降,但辐照对光学吸收边没有影响,同时电子辐照会促进NV-向NV0转化,原因在于其会优先破坏NV-色心,使其电离出自由电子,转变为NV0。经150 ke V N离子注入,光学级金刚石内产生的显着的位移损伤效应和N的掺杂效应导致金刚石光学性能不断退化。辐照注量增加值2×1016 cm-2时,材料光学透过率下降至零,金刚石完全石墨化。N注量为1×1011 cm-2时,注入的位移效应破坏了金刚石中原有的NV色心缺陷结构,使得NV0和NV-色心的相对强度都下降,而N离子的注量为1×1014 cm-2时,NV0和NV-色心的相对强度都上升,这是由于更高含量的N的掺杂给材料提供了较高的NV色心的氮原子源。相对于单一的N离子注入和电子辐照情况,综合辐照后自由基浓度增量明显高于N注入自由基浓度增量和电子辐照自由基浓度增量之和,说明N注入+电子辐照对金刚石自由基缺陷浓度的增加效应有相互促进作用,这也导致综合作用后光学透过率下降程度比二者单独引起的透过率下降之和更大。证明了N注入和电子辐照对光学性能退化有明显耦合作用。N离子注入的位移损伤及掺杂效应共同导致其光学性能退化;电子辐照由于电离损伤导致自由基含量增加而引起光学透过率下降。二者综合作用后,电子辐照显着增强N注入引起的缺陷的电离效应,导致光学吸收显着增加,进一步增加金刚石的光学退化。N离子注入NV色心变化机制在于注入产生的损伤缺陷与取代N原子含量的竞争。N注量较低时,位移损伤效应起主导作用不利于NV色心;N注量较高时,形成的取代N原子浓度起主导作用,有利于NV色心形成。不同注量O、S离子注入电子级单晶金刚石时,拉曼特征峰半高宽和峰强都随注量减小反而逐渐增大,半高宽变化规律出现反常。衡量晶格损伤程度的产额参数χmin随着离子注量的增加而明显提升。O注量为1×1016 cm-2的试样表面完全石墨化,其χmin为94%。S注量注量为2×1015 cm-2试样部分石墨化,其χmin为87.6%。O最大注量试样测得的载流子迁移率最大,为423.10 cm2/V·s。所有试样都检测到617 ke V处O背散射信号峰和960 ke V处Si背散射信号峰,这源于合成过程引入杂质。AFM测试指出S相对O对金刚石表面刻蚀能力更强。
董卫民[8]（2021）在《新型硼/磷酸盐光电功能晶体的生长及性能研究》文中指出特殊的三维空间周期性结构赋予了晶体材料光、热、电、声、磁、力等丰富多彩的特异性质。与天然晶体不同,人工晶体可以被科学的设计和调控,因而可以针对性地服务于各种场景,显示出独特的应用优势。在人工晶体材料中,硼酸盐和磷酸盐晶体是研究最早、研究最多、研究最深的两类光电晶体材料。几十年来,众多性能优异的硼、磷酸盐“明星晶体”被发现,广泛应用于激光、非线性、压电和双折射等领域。本论文以硼、磷酸盐体系光电功能晶体为研究对象,旨在开发新型大尺寸光电晶体,探索晶体在光学和电学领域的潜在应用价值。主要研究内容和结论如下:（i）Te2O（PO4）2晶体的生长及光学性能研究首次采用提拉法生长了 Te2O（PO4）2单晶,解决了高粘度的TeO2-P2O5玻璃体系晶体不易生长的技术难题。利用第一性原理计算和电子顺磁共振波谱（EPR）研究了晶体的色心缺陷,结果显示褐色晶体的色心吸收主要归因于晶体中的氧空位缺陷。通过不断优化生长工艺,成功获得了最大尺寸为35mm×30mm×20mm的无色透明Te2O（PO4）2单晶。摇摆曲线和Laue衍射图谱表明Te2O（PO4）2单晶的结晶质量良好。表征了 Te2O（PO4）2晶体的光学特性。该晶体的透光区间为0.29～4.70 μm,带隙为4.30 eV。晶体的激光损伤阈值为790 MW/cm2,大于KTiOPO3（KTP）晶体。粉末倍频测试显示Te2O（PO4）2晶体可以满足Ⅰ类相位匹配,二阶非线性系数（SHG）约为KH2PO4（KDP）晶体的1.3倍。利用最小偏向角法测量了晶体的折射率,测试结果显示Te2O（PO4）2晶体为正光性双轴晶,在0.4047～1.014 μm的波长范围内,其双折射率为0.13786-0.10615。较大的双折射率保证了 Te2O（PO4）2晶体可以在1064nm的波长下实现Ⅰ类相位匹配。利用测量的折射率数据确定了Te2O（PO4）2晶体结晶学轴与折射率主轴的关系,c轴与X轴的夹角为29.1°。研究了 Te2O（PO4）2晶体的热学特性。Te2O（PO4）2晶体展现出较大的热膨胀各项异性（αc/αa=4.05）;在25～300℃的范围内,Te2O（PO4）2晶体的比热从0.511 J/（g·K）上升到0.661 J/（g·K）;室温下,Te2O（PO4）2晶体的最小热导率kc为2.863 W/（m·K）,最大ka为 4.42 W/（m·K）,大于 KTP 晶体（2～3 W/（m·K））。第一性原理计算显示Te2O（PO4）2晶体具有一个直接带隙,受立体活性孤对电子影响的[TeO5]基团对Te2O（PO4）2晶体的光学性能起主导作用,而变形程度较小的[PO4]基团的贡献较小。（ii）Te2O（PO4）2晶体的电弹性能根据Te2O（PO4）2晶体的对称性设计切型,测试了该晶体的全部电弹常数。测试结果显示Te2O（PO4）2晶体具有较大的压电常数,室温下d33为6.6 pC/N,大于同体系的 GaPO4（d11=4.50 pC/N）和 AlPO4 晶体（d11=-3.30 pC/N）,与 La3Ga5SiO14晶体（d11=6.15pC/N）相当。研究了 Te2O（PO4）2晶体在高温压电领域的应用潜力,测试了 Te2O（PO4）2晶体沿着X、Y和Z方向的高温电阻率和压电常数的高温稳定性。结果显示Te2O（PO4）2晶体沿着Z方向的电阻率最大,沿着X方向的电阻率最小。300℃,Z方向的电阻率为7.0×109 Ω·cm,约为La3Ga5SiO14晶体的9倍。随着温度的上升压电常数d33平稳增加,无数据突变,相比于室温,475℃时压电常数d33的变化率约17.4%。铁电性测试显示Te2O（PO4）2晶体为非铁电体,应用前无需进行极化处理。研究了晶体结构与压电性能的相关性,计算了 Te2O（PO4）2晶体的偶极矩并与GaPO4和AlPO4晶体进行对比。计算结果显示Te2O（P04）2晶体中多面体基团的偶极矩明显大于GaPO4和AlPO4晶体,即Te2O（PO4）2结构中离子基团的变形程度更大。Te2O（PO4）2晶体展现出相对较大的压电特性主要受高度扭曲的[TeO5]基团的影响。（ⅲ）Te3O3（PO4）2晶体的生长及性能研究首次发现了一种具有大双折射率的磷酸盐晶体Te3O3（PO4）2,该晶体在1064 nm的双折射率为0.148,据我们所知,这在目前已报道的无机磷酸盐晶体是最大的。利用提拉法成功生长出厘米尺寸的Te303（P04）2单晶。摇摆曲线测试显示Te303（PO4）2单晶的结晶质量良好。晶体的光学性能测试表明Te3O3（PO4）2晶体具有大的带隙（4.3 eV）,宽的透光范围（0.29～4.76μm）和高的激光损伤阈值（544 MW/cm2）。利用偏光显微镜测量了 Te3O3（PO4）2的双折射率,在546.1 nm波长下测试的晶体的双折射率为0.173与计算值0.183吻合的很好。良好的物理特性和大的双折射率表明Te303（PO4）2是一种潜在的磷酸盐双折射晶体。利用第一性原理计算和结构分析研究了 Te303（PO4）2晶体大双折射率的起源,结果显示高度扭曲的[TeO5]基团和反平行的[PO4]四面体伪层结构是导致Te303（PO4）2晶体展现出大双折射率的主要原因。实空间原子切割理论计算显示[TeO5]基团对Te303（PO4）2晶体双折射率的贡献约为66%,[PO4]基团的贡献约为34%。该研究为进一步设计具有大双折射率的新型磷酸盐晶体提供了新的思路。（iv）Bi3TeBO9晶体的生长及性能研究首次利用助熔剂法生长了 Bi3TeBO9单晶,确定了合适的助熔剂体系。解决了熔体严重分层的生长难题,最终获得了厘米尺寸的Bi3TeBO9单晶,摇摆曲线测试显示Bi3TeBO9单晶的结晶质量良好。硬度测试显示Bi3TeBO9晶体的维氏硬度为664.98 kg/mm2,莫氏硬度为5.89。化学稳定性测试表明Bi3TeBO9晶体具有良好的耐潮解和耐酸腐蚀特性。研究了 Bi3TeBO9晶体的光学特性。Bi3TeBO9晶体的带隙为3.54eV,紫外截止边为0.350 μm,红外截止边为7.00μm。晶体的激光损伤阈值为450 MW/cm2。粉末倍频测试显示Bi3TeBO9晶体的SHG强度大约为KDP的1.6倍。利用第一性原理计算了晶体的折射率,结果显示Bi3TeBO9为负光性单轴晶,在0.532～1.064μm范围内晶体的双折射率为0.058～0.026。利用偏光显微镜测试了 Bi3TeBO9晶体的双折射率,在546.1nm波长下测试的双折射率为0.063,与计算结果0.055非常接近。利用第一性原理计算分析了晶体结构与性能的相关性。计算结果显示Bi3TeBO9晶体具有一个间接带隙。[BiO6]基团和[TeO6]基团对晶体的光学特性贡献较大,[BO3]基团的贡献较小。晶体的热学性能测试显示Bi3TeBO9晶体的室温比热为0.282 J/（g·K）,300℃时增大到0.440J/（g.K）;25～300℃,晶体的热导率从2.010W/（m·K）减小到1.735 W/（m-K）。研究了 Bi3TeBO9晶体的电弹性能。Bi3TeBO9晶体具有非常大的压电常数,d33=24.4pC/N,约为 La3Ga5SiO]4 晶体（d11=6.15pC/N）的 4 倍,大于 LiNbO3 晶体（d22=20.8 pC/N）。相对介电常数ε11=18.42,ε33=62.60。利用第一性原理计算了该晶体的弹性常数,s33=15.33pm2/N。较大的介电常数和弹性常数是Bi3TeBO9晶体展现出大压电常数的主要原因。为了探究Bi3TeBO9晶体在高温压电领域的应用潜力,测试了该晶体的高温电阻率和压电常数的高温稳定性。在450℃,Bi3TeBO9晶体沿着X和Z方向的电阻率分别为9.0×107 Ωcm和3.5×106 Ωcm。300℃时 X 方向的电阻率为 2.5×1010 Ω·cm,约为 La3Ga5SiO14（8×108Ω.cm）的30倍。随着温度的上升Bi3TeBO9晶体的压电常数d33缓慢降低,无数据突变。相比于室温,475℃时压电常数的变化率约16.8%。铁电性测试表明Bi3TeBO9为非铁电晶体。生长了稀土离子掺杂的Pr:Bi3TeBO9单晶。电子探针显微分析（EPMA）测试显示晶体中Pr3+离子的掺杂浓度为1.85×1021ions/cm3。重点研究了 Pr:Bi3TeBO9晶体的光学特性。吸收光谱表明Pr:Bi3TeBO9晶体具有较大的吸收截面和半峰宽度。基于Judd-Ofelt理论,计算了晶体的振子强度、辐射跃迁概率、荧光分支比和辐射跃迁寿命。计算得到的J-O参数为:Ω2=2.28×1020 cm2,Ω4=4.17×1020 cm2和Ω6=3.09×1020cm2。此外,Pr:Bi3TeBO9晶体具有较大的荧光发射截面,734nm波长下,Pr:Bi3TeBO9晶体的3P0→3F4跃迁的发射截面为19.6×10-19 cm-2。初步的研究结果显示Pr:Bi3TeBO9晶体可能是制备红光固态激光器的理想材料。
李佩耘[9]（2020）在《稀土离子深低温相干动力学》文中进行了进一步梳理量子存储器是实现基于光纤通信的远程量子网络所必不可少的核心器件。固体中的稀土离子因其工作波段丰富、相干寿命长、存储带宽大、模式复用能力优异、易于加工、便于集成等显着优势,被广泛认可为实现量子存储最有前景的物理体系之一。对于固体中的稀土离子,将光学激发转移至基态核自旋能级可以显着增加量子信息的存储时间,并使存储器具备按需读取的能力。稀土离子电子自旋在磁场下的塞曼作用,及其与核自旋的超精细作用可达GHz量级,从而能有效支持高带宽、多模式的量子存储。电子自旋磁矩的存在还能够有效地抑制宿主晶体核自旋的量子退相干效应。此外,稀土离子的电子自旋可以与超导线路的微波光子强耦合,使其成为量子通信与量子计算连接界面的有力候选者。因此,固体中稀土离子电子与核自旋的相干动力学成为了本领域研究者非常关心的研究课题。然而,由于固体中稀土离子往往具有很大的光学非均匀展宽,使用传统的光学手段对电子-核自旋能级展开寻址非常困难。脉冲式电子顺磁共振和电子与核双共振技术是研究电子自旋与核自旋耦合体系相干动力学的经典方法。先前的研究已经表明,将稀土掺杂晶体带入深低温将能够有效地提升电子与核自旋的相干寿命。但是,由于高功率脉冲不可避免的加热作用,能够支持块状样品脉冲式电子顺磁共振和电子与核双共振功能的深低温谱仪平台在世界范围内迄未建成。进一步地,我们的长期目标是建立集成光学、电子自旋、核自旋操纵能力的研究平台。有鉴于此,本博士论文完成了以下工作:（1）我们实现了稀释制冷机和脉冲式电子顺磁共振谱仪的有效结合,样品最低温度经过多个角度的严格验证,不超过100 mK。利用深低温带来的电子高度极化,我们在不借助自旋哈密顿量的情况下利用新开发的脉冲序列直接测定了143Nd3+Y2SiO5总数高达16个的基态自旋能级结构,从而解决了自旋哈密顿量本身精确度不够的问题。我们进一步对143Nd3+Y2SiO5样品展开了电子与核自旋相干动力学的研究。实验数据表明,随着温度的降低,电子与核自旋的布居数弛豫时间和相干时间得到了同步的、显着的提升,在1K以下还显示出了明显的加速。在最低工作温度下,电子和核自旋在使用简单回波脉冲序列,未加动力学解耦的情况下实现相干寿命超过2 ms和40 ms,自旋弛豫时间分别超过15 s和10分钟。稀土离子电子自旋由简单两脉冲回波序列得到的相干时间较之前结果提升一量个级,首次进入ms门槛。（2）我们基于现有平台进一步展开深低温下167Er3+:YVO4的相干光学研究。在零场下该材料的1.5μm被分成三个吸收带,两两之间间隔为2GHz。当磁场增加至1 THz,光学相干时间达到了有宿主晶体核自旋超超精细耦合所决定的极限值,折合成等效的均匀展宽小于1 kHz。我们接着通过光谱烧孔测定了相同实验条件下的下能级弛豫时间,其结果超过15 s,超过上能级布居数寿命三个量级。以上结果有力证实了深低温下的稀土掺杂晶体应用在量子存储、微波-光波转换等领域的显着优势和良好前景。此外,一个基于三维谐振腔,支持普通块状样品,工作温度可低至稀释制冷水平的电子顺磁共振谱仪,其本身的应用范围是非常广泛的。例如,它被认为能够有效提高,并测试分子磁体等物理体系的相干性质。利用深低温下更长的相干时间和更慢的弛豫速率,还有希望测出在普通谱仪中难以获得的共振信号,相关的研究领域包括[NiFe]-氢化酶,和植物光系统Ⅱ中的Mn簇,等。深低温带来的电子自旋极化还有利于对分子磁体电子自旋基态的研究,以及超精细耦合常数的完整表征,等等。
杨佳慧[10]（2012）在《基于掺杂自旋的EPR量子计算研究》文中研究说明量子信息学是建立在量子力学和信息科学基础上,研究新型信息处理方法的一门学科,包括量子密码术、最子通信和量子计算机等几个方面。量子计算机作为量子信息学的一个主要研究分支,是一类基于量子力学原理,可进行高速度并行数学和逻辑运算,因此在许多复杂计算问题上能超越基于经典物理原理的经典计算机,并且能够存储及处理量子信息的新型计算机。而量子计算正是研究如何建造这样一种新型的量子计算机。理论上,量子计算机在很多方面优于经典计算机：一方面,经典计算机芯片存在着进一步集成的技术困难,尤其是散热等突出的问题,限制了其计算速度,而这些问题都不存在于量子计算机；另一方面,量子计算机可以实现一些经典计算机不能解决的问题,比如大数分解等。因此,量子计算机为计算机的发展开辟了一个新的天地。然而,量子计算的实验实现,首先需要对量子体系进行初始化,再对其进行相干控制和操作,最终对存储在量子体系中的信息进行读取。迄今为止,可用于量子计算实验的物理体系主要有：核自旋、电子自旋、光子、离子阱、超导Josephson结等。其中电子自旋,由于其操作时间远小于核自旋（相差三个数量级）,具有很大的优势,并存在着可扩展的潜在发展趋势。电子自旋量子体系是一些具有未配对电子的材料。在本文中,我们主要研究两种人工合成的两种单分子磁体材料,分别是内嵌原子富勒烯和由15个钒离子构成的大分子。首先,我们重点考察一类内嵌富勒烯的新型材料,它不仅是具有未配对电子的材料,同时其体现出来的电子自旋特性也表明它是可用于量子计算实验研究的一类好的材料。因此,本文对这类内嵌掺杂富勒烯样品进行系统的理论及实验研究,如样品的制备、分离提纯到连续波电子顺磁共振谱（EPR）测试、解谱,和用脉冲式电子顺磁共振谱实现相干态的读取、相干时间的测量与相关量子操控的实验。根据已有的方法,我们首先合成了内嵌非金属的独立氮原子富勒烯样品——N@C60,深入研究了这种适合做量子计算样品的电子结构,并做了进一步的研究：实验上合成了一种有序排列的N@C60单晶样品的电子结构,于其中观察到较强的零场分裂,丰富了样品的能级结构并可用于量子比特的编码。接着,我们还研究了内嵌金属原子的富勒烯材料,与N@C60不同,金属内嵌富勒烯的内嵌金属与C笼之间存在着电荷转移,即非定域电子分布,金属原子往往并不处于C笼的中心,未成对电子会离域到C笼上,而不像N@C60那样局域在C笼内部。作为对比,我们选择Y@C82的电子结构作为对比研究,对其中的电子及核自旋进行量子编码和实验读出。此外,各种内嵌富勒烯材料还可以由AFM或STM来进行单分子观测,最终实现单分子的、单自旋的探测与操控。另一方面,我们把研究方向由电子自旋主要定域于单个原子的内嵌金属富勒烯,扩展到含有多个过渡金属原子、具有特殊磁学性质的交换耦合大分子——单分子磁体,这是一类单个分子呈现出宏观磁体磁性现象,且单个分子自身也同时体现量子特性的,同时具有宏观磁性和微观量子特性的新型材料。实验上,我们合成了单分子磁体V15,利用X-波段电子顺磁共振波谱技术研究其电子结构,首次实验观测到了V15基态能级的相干演化过程。通过对内嵌原子富勒烯和V15等单分子磁体样品的制备及电子结构的连续波及脉冲EPR实验研究,为我们最终实现量子计算提供了理论和实验基础,如将内嵌富勒烯分子结合到AFM或STM的基底上,那将可以实现单个分子量子信息的读取及单自旋操控,或者将其与单自旋NV色心样品耦合起来,提高NV色心体系的可扩展性。
二、YAG晶体色心的EPR谱（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、YAG晶体色心的EPR谱（论文提纲范文）
（1）Yb:YAG晶体水平定向结晶法生长及其退火变色机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 Yb:YAG 晶体的基本性质 |
| 1.3 Yb:YAG 晶体国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 生长方法 |
| 1.4.1 提拉法 |
| 1.4.2 高温溶液（助熔剂法） |
| 1.4.3 导向温梯法 |
| 1.4.4 水平定向结晶法 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 第2章 Yb:YAG 晶体生长 |
| 2.1 水平定向结晶法的原理与装置 |
| 2.1.1 原理 |
| 2.1.2 装置 |
| 2.2 准备阶段工作 |
| 2.3 晶体生长 |
| 2.3.1 第一次晶体生长 |
| 2.3.2 第二次晶体生长 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 晶体结构表征及退火变色机理研究 |
| 3.1 退火实验与色心产生原因 |
| 3.2 晶体结构表征 |
| 3.2.1 X 射线衍射分析 |
| 3.2.2 表面形貌分析 |
| 3.2.3 光学显微镜分析 |
| 3.3 光谱测试 |
| 3.3.1 吸收光谱 |
| 3.3.2 荧光光谱 |
| 3.3.3 荧光寿命 |
| 3.3.4 电子顺磁共振谱 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Yb:YAG 第一性原理模拟 |
| 4.1 模型及算法 |
| 4.1.1 密度泛函理论 |
| 4.1.2 平面波基组与截断能 |
| 4.1.3 平面波赝势方法 |
| 4.1.4 自洽计算与 K 点选取 |
| 4.1.5 CASTEP 模块特性 |
| 4.2 8at.%Yb:YAG 电子结构 |
| 4.2.1 模型建立 |
| 4.2.2 几何优化 |
| 4.2.3 能带结构与态密度 |
| 4.3 存在氧空位的 8at.%Yb:YAG 电子结构和光学性能 |
| 4.3.1 模型建立与几何优化 |
| 4.3.2 能带结构与态密度 |
| 4.3.3 光学性能 |
| 4.4 50at.%Yb:YAG 电子结构和光学性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）YAG晶体色心的EPR谱（论文提纲范文）
| 一、引言 |
| 二、实验 |
| 三、实验结果和讨论 |
（3）采用YSZ：Eu荧光物质进行等离子喷涂热障涂层的非接触温度测量（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 热障涂层 |
| 1.2.1 热障涂层系统 |
| 1.2.2 热障涂层制备技术 |
| 1.2.3 热障涂层失效模式 |
| 1.3 热障涂层服役环境下的测温技术 |
| 1.3.1 热电偶 |
| 1.3.2 光学测温计 |
| 1.3.3 测温漆 |
| 1.3.4 热像荧光和传感热障涂层 |
| 1.4 热像荧光测温原理 |
| 1.4.1 荧光物理基础 |
| 1.4.2 稀土离子能级 |
| 1.4.3 构型坐标图 |
| 1.4.4 使用荧光测量温度的方法 |
| 1.4.5 荧光温度测量的要求 |
| 1.5 研究意义及拟解决的关键问题 |
| 第二章 传感热障涂层的制备 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 样品的制备 |
| 2.2.1 荧光粉末的制备 |
| 2.2.2 荧光造粒粉体的制备 |
| 2.2.3 传感热障涂层的制备 |
| 2.2.4 荧光合成粉末及造粒粉体的表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 荧光测温系统的搭建 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.2.1 激发光源的选择 |
| 3.2.2 样品台的设计 |
| 3.2.3 荧光信号传输系统的选择 |
| 3.2.4 其它参数的选择 |
| 3.3 数据处理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 等离子喷涂YSZ层荧光性能的研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验样品的制备与表征 |
| 4.2.1 实验样品的制备 |
| 4.2.2 样品的表征 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.4 实验讨论 |
| 4.4.1 YSZ中的缺陷类型 |
| 4.4.2 缺陷荧光的产生过程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 YSZ:EU在等离子喷涂热障涂层中的荧光测温性能 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验样品的制备及表征 |
| 5.2.1 实验样品的制备 |
| 5.2.2 物相及显微结构表征 |
| 5.2.3 透射率的测量 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 物相与显微结构分析 |
| 5.3.2 荧光光谱 |
| 5.3.3 荧光寿命 |
| 5.4 荧光测温性能的讨论 |
| 5.4.1 荧光强度 |
| 5.4.2 热辐射强度 |
| 5.4.3 YSZ首层的荧光信号 |
| 5.4.4 YSZ首层的光衰减因子 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 晶体结构对YSZ:EU荧光性能的影响 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验样品的制备与表征 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 显微结构表征和物相分析 |
| 6.3.2 荧光光谱 |
| 6.3.3 荧光寿命 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 氧气浓度对YSZ:EU荧光性能的影响 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 实验样品的制备与表征 |
| 7.3 实验结果 |
| 7.4 讨论 |
| 7.4.1 “氧气淬灭”机理 |
| 7.4.2 氧气浓度敏感性 |
| 7.4.3 在氧气或者压力传感中的潜在应用 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 全文总结与展望 |
| 8.1 本文主要结论 |
| 8.2 本文工作的主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（4）白光LED用YAG:Ce,Sm,Mn系列晶体的生长及封装研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 白光LED概述 |
| 1.1.1 白光LED发光原理 |
| 1.1.2 LED的基本结构及分类 |
| 1.1.3 白光LED的发光结构 |
| 1.1.4 LED主要性能参数 |
| 1.1.5 LED的特性与应用 |
| 1.2 LED荧光材料 |
| 1.2.1 荧光粉 |
| 1.2.2 玻璃 |
| 1.2.3 陶瓷 |
| 1.3 YAG晶体及其研究现状 |
| 1.3.1 YAG晶体的结构及性能 |
| 1.3.2 YAG晶体的性能 |
| 1.3.3 YAG晶体的研究现状 |
| 1.4 课题研究内容意义及内容 |
| 1.4.1 选题意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 实验方法及测试表征手段 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 提拉法晶体生长及设备 |
| 2.2.2 晶体生长的原料 |
| 2.2.3 晶体的生长工艺 |
| 2.2.4 晶体的定向切割及抛光 |
| 2.2.5 晶体的退火 |
| 2.2.6 白光LED的封装工艺 |
| 2.3 测试及表征手段 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.2 吸收光谱 |
| 2.3.3 荧光激发发射谱 |
| 2.3.4 电子顺磁共振谱(EPR) |
| 2.3.5 原子发射光谱(ICP) |
| 2.3.6 变温发光光谱 |
| 2.3.7 LED光电参数测试 |
| 第三章 不同Sm~(3+)浓度掺杂Ce：YAG单晶制备及光谱性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同浓度Ce,Sm：YAG单晶的制备 |
| 3.2.1 Ce,Sm：YAG单晶的生长 |
| 3.2.2 Ce,Sm：YAG浓度分析(ICP) |
| 3.3 Ce,Sm：YAG单晶的XRD分析 |
| 3.4 Ce,Sm：YAG单晶的吸收光谱 |
| 3.5 Ce,Sm：YAG单晶的荧光发射光谱 |
| 3.6 Ce~(3+),Sm~(3+)离子的能量传递机理分析 |
| 3.7 Ce,Sm：YAG单晶变温光谱 |
| 3.8 Ce,Sm：YAG单晶白光LED的光电性能 |
| 3.8.1 Ce,Sm：YAG单晶的光电参数测试 |
| 3.8.2 不同Sm~(3+)掺杂浓度的晶片的光电性能 |
| 3.8.3 Ce,Sm：YAG单晶的退火对光电参数的影响 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 Mn及Ce,Mn共掺YAG的生长及光谱性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Mn：YAG和Ce,Mn：YAG单晶的制备 |
| 4.3 Ce,Mn：YAG的XRD分析 |
| 4.4 吸收光谱分析 |
| 4.5 激发与发射光谱分析 |
| 4.6 电致发光光谱分析 |
| 4.7 Ce~(3+)和Mn~(2+)能量传递机理分析 |
| 4.8 电子顺磁共振谱分析 |
| 4.9 Ce,Mn：YAG单晶白光LED的光电性能 |
| 4.9.1 Ce,Mn：YAG单晶的光电参数测试 |
| 4.9.2 测试电流对封装LED色品坐标的影响 |
| 4.9.3 不同晶体封装的光电参数比较 |
| 4.10 本章小结 |
| 第五章 LED封装 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 LED支架和芯片的选用 |
| 5.3 测试电流对LED器件光电性能的影响 |
| 5.4 AB胶的加入对光电参数的影响 |
| 5.5 晶体封装器件的光衰测试 |
| 5.7 大功率LED光源的设计 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 存在的问题和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 附录 |
（5）面向空间应用耐辐照有源光纤研究进展（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 太空辐照环境 |
| 3 石英光纤在太空中的应用和挑战 |
| 4 耐辐照有源光纤的研究现状 |
| 4.1 有源光纤RD效应的产生机理 |
| 4.1.1 粒子辐照与石英玻璃的相互作用 |
| 4.1.2 辐射诱导稀土离子变价和氧空穴色心形成 |
| 4.1.3 石英玻璃中常见点缺陷介绍 |
| 4.2 有源光纤耐辐照特性的影响因素 |
| 4.2.1 光纤参数 |
| 4.2.2 环境参数 |
| 4.2.3 应用参数 |
| 4.3 提高有源光纤耐辐照特性的方法 |
| 4.3.1 组分优化 |
| 1) 减少辐照敏感性元素。 |
| 2) 优化共掺元素比例。 |
| 3) 共掺变价离子Ce3+/4+。 |
| 4.3.2 预处理 |
| 1) 预载气。 |
| 2) 预辐照。 |
| 3) 预退火。 |
| 4.3.3 后处理 |
| 1) 热漂白。 |
| 2) 光漂白。 |
| 3) 气氛漂白。 |
| 4.3.4 系统优化 |
| 5 展 望 |
（6）四种光学镀膜材料的辐照着色效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 空间带电粒子环境 |
| 1.2.1 等离子体环境 |
| 1.2.2 电离辐射环境 |
| 1.3 带电粒子与物质的相互作用 |
| 1.3.1 带电粒子与物质的作用方式 |
| 1.3.2 带电粒子的辐照损伤效应 |
| 1.4 光学镜头的带电粒子辐照损伤 |
| 1.4.1 透镜的带电粒子辐照损伤 |
| 1.4.2 反射镜的带电粒子辐照损伤 |
| 1.5 四种光学镀膜材料辐照色心的研究进展 |
| 1.5.1 MgF_2 的辐照色心 |
| 1.5.2 ZrO_2 的辐照色心 |
| 1.5.3 Al_2O_3 的辐照色心 |
| 1.5.4 SiO_2 的辐照色心 |
| 1.6 本文的研究目的和主要内容 |
| 第2章 试验材料及试验方法 |
| 2.1 试验材料及试样制备 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 试样制备 |
| 2.2 带电粒子辐照设备 |
| 2.2.1 低能电子辐照设备 |
| 2.2.2 低能质子辐照设备 |
| 2.2.3 高能电子辐照设备 |
| 2.3 辐照方法与试验方案 |
| 2.3.1 辐照方法 |
| 2.3.2 试验方案 |
| 2.4 分析测试方法 |
| 2.4.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.4.2 吸收光谱 |
| 2.4.3 荧光光谱(PL) |
| 2.4.4 电子顺磁共振波谱(EPR) |
| 第3章 电子辐照对镀膜材料的着色效应 |
| 3.1 电子辐照对MgF_2 的着色效应 |
| 3.1.1 辐照后的吸收光谱变化 |
| 3.1.2 辐照前后的荧光光谱 |
| 3.1.3 辐照前后的EPR谱 |
| 3.1.4 辐照色心及其随辐照注量的变化 |
| 3.2 电子辐照对ZrO_2的着色效应 |
| 3.2.1 辐照后的吸收光谱变化 |
| 3.2.2 辐照前后的荧光光谱 |
| 3.2.3 辐照前后的EPR谱 |
| 3.2.4 辐照色心及其随辐照注量的变化 |
| 3.3 电子辐照对Al_2O_3 的着色效应 |
| 3.3.1 辐照后的吸收光谱变化 |
| 3.3.2 辐照色心及其随辐照注量的变化 |
| 3.4 电子辐照对SiO_2 的着色效应 |
| 3.4.1 辐照后的吸收光谱变化 |
| 3.4.2 辐照前后的EPR谱 |
| 3.4.3 辐照色心及其随辐照注量的变化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 质子辐照对镀膜材料的着色效应 |
| 4.1 质子辐照对MgF_2 的着色效应 |
| 4.1.1 辐照后的吸收光谱变化 |
| 4.1.2 辐照前后的荧光光谱 |
| 4.1.3 辐照色心及其随辐照注量的变化 |
| 4.2 质子辐照对ZrO_2 的着色效应 |
| 4.2.1 辐照后的吸收光谱变化 |
| 4.2.2 辐照前后的荧光光谱 |
| 4.2.3 辐照前后的EPR谱 |
| 4.2.4 辐照色心及其随辐照注量的变化 |
| 4.3 质子辐照对Al_2O_3 的着色效应 |
| 4.3.1 辐照后的吸收光谱变化 |
| 4.3.2 辐照前后的荧光光谱 |
| 4.3.3 辐照前后的EPR谱 |
| 4.3.4 辐照色心及其随辐照注量的变化 |
| 4.4 质子辐照对SiO_2 的着色效应 |
| 4.4.1 辐照后的吸收光谱变化 |
| 4.4.2 辐照前后的EPR谱 |
| 4.4.3 辐照色心及其随辐照注量的变化 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）电子辐照及离子注入对单晶金刚石光电性能的影响与机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 金刚石材料简介 |
| 1.2.1 金刚石的结构及性质特点 |
| 1.2.2 金刚石的应用及发展方向 |
| 1.2.3 单晶金刚石合成技术发展 |
| 1.3 金刚石掺杂技术研究 |
| 1.3.1 金刚石掺杂方法 |
| 1.3.2 金刚石掺杂分类 |
| 1.4 金刚石缺陷及NV色心发光研究 |
| 1.4.1 金刚石中常见缺陷简介 |
| 1.4.2 金刚石NV色心性质及制备 |
| 1.4.3 金刚石NV色心应用及研究进展 |
| 1.5 金刚石离子注入及其探测器研究 |
| 1.5.1 金刚石电子辐照 |
| 1.5.2 金刚石离子注入掺杂 |
| 1.5.3 金刚石紫外和粒子探测器研究进展 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 第2章 试验材料及研究方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 带电粒子辐照/注入试验方案 |
| 2.3 仿真分析软件及参数 |
| 2.4 材料结构表征与性能测量方法 |
| 2.4.1 紫外-可见光分光光度计(UV-vis) |
| 2.4.2 激光拉曼光谱(Raman) |
| 2.4.3 电子顺磁共振(EPR) |
| 2.4.4 光致发光光谱(PL) |
| 2.4.5 卢瑟福背散射/沟道谱(RBS/C) |
| 2.4.6 原子力显微镜(AFM) |
| 2.4.7 霍尔效应测量(Hall) |
| 第3章 电子辐照/N~+注入光学级单晶金刚石的NV色心及其演化 |
| 3.1 电子辐照单晶金刚石的结构损伤及NV色心演化 |
| 3.1.1 电子辐照金刚石CASINO计算 |
| 3.1.2 电子辐照对金刚石光学性能的影响 |
| 3.1.3 电子辐照金刚石Raman光谱分析 |
| 3.1.4 电子辐照金刚石的缺陷和NV色心表征 |
| 3.2 N离子注入单晶金刚石的结构损伤及NV色心演化 |
| 3.2.1 N离子注入金刚石SRIM计算 |
| 3.2.2 N离子注入对金刚石光学性能的影响 |
| 3.2.3 N离子注入金刚石Raman光谱分析 |
| 3.2.4 N离子注入金刚石的缺陷和NV色心表征 |
| 3.3 N离子+电子综合作用单晶金刚石耦合效应 |
| 3.3.1 N离子+电子综合作用对金刚石光学性能的影响 |
| 3.3.2 N离子+电子综合作用Raman光谱分析 |
| 3.3.3 N离子+电子综合作用下金刚石辐照缺陷表征 |
| 3.3.4 N离子+电子综合作用下金刚石NV色心演变 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 O/S离子注入电子级单晶金刚石损伤及电学性能 |
| 4.1 高纯电子级单晶金刚石的O/S离子注入参数设计 |
| 4.2 O/S离子注入单晶金刚石的结构损伤行为 |
| 4.2.1 O/S离子注入对金刚石Raman光谱表征与分析 |
| 4.2.2 O/S离子注入金刚石的RBS/C表征与分析 |
| 4.2.3 O/S离子注入对金刚石表面微观形貌表征与分析 |
| 4.3 O/S离子注入单晶金刚石电学性能演化 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）新型硼/磷酸盐光电功能晶体的生长及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 非线性光学晶体 |
| 1.2.1 非线性光学效应 |
| 1.2.2 非线性光学晶体的研究现状 |
| 1.3 压电晶体 |
| 1.3.1 压电效应 |
| 1.3.2 压电晶体的研究现状 |
| 1.4 双折射晶体 |
| 1.4.1 双折射效应 |
| 1.4.2 双折射晶体的研究现状 |
| 1.5 本论文的选题依据、目的及主要研究内容 |
| 第二章 样品制备与表征方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 固相合成 |
| 2.3 晶体生长 |
| 2.3.1 提拉法 |
| 2.3.2 助熔剂法 |
| 2.3.3 晶体生长设备 |
| 2.4 X射线衍射分析 |
| 2.4.1 粉末X射线衍射 |
| 2.4.2 单晶X射线衍射 |
| 2.4.3 Laue衍射 |
| 2.4.4 高分辨X射线衍射 |
| 2.5 成分分析 |
| 2.5.1 电子探针显微分析 |
| 2.5.2 能量分散谱 |
| 2.6 性能表征 |
| 2.6.1 光学性能表征 |
| 2.6.2 热学特性 |
| 2.6.3 电学性能 |
| 2.6.4 机械特性与化学稳定性 |
| 2.7 第一性原理计算 |
| 第三章 Te_2O(PO_4)_2晶体的生长及光学性能研究 |
| 引言 |
| 3.1 固相合成 |
| 3.2 热稳定性分析 |
| 3.3 Te_2O(PO_4)_2单晶生长 |
| 3.3.1 铂金丝诱导自发结晶 |
| 3.3.2 非定向籽晶生长 |
| 3.3.3 定向籽晶生长 |
| 3.3.4 晶体色心研究及优化生长 |
| 3.4 晶体质量 |
| 3.4.1 高分辨X射线测试 |
| 3.4.2 Laue衍射测试 |
| 3.5 Te_2O(PO_4)_2晶体结构 |
| 3.5.1 晶体结构测试 |
| 3.5.2 晶体结构讨论 |
| 3.6 晶体的基本性能 |
| 3.6.1 晶体密度 |
| 3.6.2 晶体硬度 |
| 3.7 晶体的光学性能 |
| 3.7.1 紫外-可见-红外透过光谱 |
| 3.7.2 激光损伤阈值特性 |
| 3.7.3 粉末倍频性能 |
| 3.7.4 折射率 |
| 3.7.5 晶体定向 |
| 3.8 Te_2O(PO_4)_2晶体的第一性原理计算 |
| 3.9 Te_2O(PO_4)_2晶体的热性能 |
| 3.9.1 热膨胀 |
| 3.9.2 比热 |
| 3.9.3 热扩散和热导率 |
| 3.10 本章小结 |
| 第四章 Te_2O(PO_4)_2晶体的电弹性能研究 |
| 引言 |
| 4.1 Te_2O(PO_4)_2晶体的切型设计 |
| 4.2 介电常数 |
| 4.3 压电常数和弹性常数 |
| 4.4 高温电阻率 |
| 4.5 压电常数的高温稳定性 |
| 4.6 晶体结构与压电性能相关性 |
| 4.7 铁电性 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 Te_3O_3(PO_4)_2晶体的生长及性能研究 |
| 引言 |
| 5.1 晶体生长 |
| 5.1.1 多晶合成与热稳定性研究 |
| 5.1.2 单晶生长与结晶质量 |
| 5.2 晶体结构 |
| 5.3 光学特性 |
| 5.3.1 紫外-可见-红外透过光谱 |
| 5.3.2 激光损伤阈值特性 |
| 5.3.3 晶体的双折射率 |
| 5.4 晶体结构与性能的相关性 |
| 5.5 第一性原理计算 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 Bi_3TeBO_9晶体的生长及性能研究 |
| 引言 |
| 6.1 晶体生长 |
| 6.1.1 多晶原料合成 |
| 6.1.2 热稳定性分析 |
| 6.1.3 提拉法生长Bi_3TeBO_9 |
| 6.1.4 助熔剂法生长Bi_3TeBO_9 |
| 6.1.5 电子顺磁共振波谱 |
| 6.1.6 晶体的结晶质量 |
| 6.2 晶体结构 |
| 6.3 晶体的基本物理特性 |
| 6.3.1 晶体密度 |
| 6.3.2 晶体硬度 |
| 6.3.3 晶体的化学稳定性 |
| 6.4 晶体的光学特性 |
| 6.4.1 透过光谱 |
| 6.4.2 激光损伤阈值特性 |
| 6.4.3 折射率 |
| 6.4.4 粉末倍频特性 |
| 6.4.5 晶体的偶极矩 |
| 6.5 晶体的热学性能 |
| 6.5.1 比热 |
| 6.5.2 热扩散和热导率 |
| 6.6 第一性原理计算 |
| 6.7 晶体的电学性能 |
| 6.7.1 压电性能 |
| 6.7.2 高温压电性能 |
| 6.7.3 铁电性 |
| 6.8 Pr:Bi_3TeBO_9晶体生长和光学性能研究 |
| 6.8.1 晶体生长 |
| 6.8.2 吸收光谱 |
| 6.8.3 J-O理论分析 |
| 6.8.4 荧光发射光谱 |
| 6.8.5 荧光寿命 |
| 6.9 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.1.1 Te_2O(PO_4)_2晶体的生长及光学性能研究 |
| 7.1.2 Te_2O(PO_4)_2晶体的电弹性能研究 |
| 7.1.3 Te_3O_3(PO_4)_2晶体的生长及性能研究 |
| 7.1.4 Bi_3TeBO_9晶体的生长及性能研究 |
| 7.2 论文主要创新点 |
| 7.3 有待深入研究的工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和专利 |
| 攻读学位期间所获的奖励 |
| Paper 1 |
| Paper 2 |
| 附件 |
（9）稀土离子深低温相干动力学（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 第2章 量子通信和量子存储 |
| 2.1 量子网络 |
| 2.2 量子中继 |
| 2.2.1 BDCZ方案 |
| 2.2.2 DLCZ方案 |
| 2.3 量子存储 |
| 2.3.1 量子存储的技术指标 |
| 2.3.2 量子存储的物理实现 |
| 2.3.3 基于稀土离子的固态量子存储 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 电子顺磁共振和电子-核双共振技术 |
| 3.1 电子顺磁共振现象 |
| 3.2 电子-核自旋双共振 |
| 3.3 晶体中三价稀土离子的能级结构 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 深低温电子顺磁共振谱仪 |
| 4.1 平台搭建 |
| 4.2 测试和表征 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 ~(143)Nd~(3+):Y_2SiO_5的基态自旋哈密顿量和能级排布 |
| 5.1 ~(143)Nd~(3+):Y_2SiO_5基态自旋哈密顿量的测定 |
| 5.2 ~(143)Nd~(3+):Y_2SiO_5基态自旋能级的直接测定 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 ~(143)Nd~(3+):Y_2SiO_5在深低温下的自旋相干动力学 |
| 6.1 ~(143)Nd~(3+):Y_2SiO_5的电子与核自旋布居数弛豫 |
| 6.1.1 固体中稀土离子自旋布居数弛豫的理论解释 |
| 6.1.2 ~(143)Nd~(3+):Y_2SiO_5中的自旋弛豫时间测试 |
| 6.2 ~(143)Nd~(3+):Y_2SiO_5的电子与核自旋的相干时间 |
| 6.2.1 固体中稀土离子自旋的退相干机制 |
| 6.2.2 ~(143)Nd~(3+):Y_2SiO_5的自旋相干时间测试结果与讨论 |
| 6.3 小结 |
| 第7章 ~(167)Er~(3+):YVO_4在深低温下的相干光学性质 |
| 7.1 材料基本特性和硬件设备 |
| 7.2 激光吸收谱 |
| 7.3 深低温下的光学相干性 |
| 7.4 深低温下光谱烧孔测试 |
| 7.5 小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（10）基于掺杂自旋的EPR量子计算研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子计算发展简介 |
| 1.2 量子计算简介 |
| 1.2.1 量子存储器及量子比特 |
| 1.2.2 量子逻辑门及逻辑网络 |
| 1.3 量子存储器的各种物理实现 |
| 1.3.1 光学量子计算 |
| 1.3.2 自旋体系量子计算 |
| 1.3.3 离子阱量子计算 |
| 1.3.4 超导Josephson结量子计算 |
| 参考文献 |
| 第二章 电子顺磁共振基本原理 |
| 2.1 电子顺磁共振(EPR)基本原理 |
| 2.1.1 静态自旋哈密顿量(体系内部) |
| 2.1.1.1 电子塞曼项与核塞曼项 |
| 2.1.1.2 超精细相互作用 |
| 2.1.1.3 核自旋电四极矩相互作用 |
| 2.1.1.4 电子自旋零场分裂 |
| 2.1.1.5 电子自旋弱耦合相互作用及核自旋-自旋相互作用 |
| 2.1.1.6 电子自旋体系的本征值和本征矢 |
| 2.1.2 外部哈密顿量 |
| 2.1.2.1 微波场激发电子自旋跃迁 |
| 2.1.2.2 射频场激发核自旋跃迁 |
| 2.1.3 谱峰展宽的解释 |
| 2.1.3.1 均匀展宽 |
| 2.1.3.2 非均匀展宽 |
| 2.2 EPR体系中的量子比特 |
| 2.3 EPR体系中的初态制备 |
| 2.4 EPR体系中的逻辑门操作 |
| 2.5 信息的读出 |
| 2.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 适用于电子顺磁共振量子计算的样品材料 |
| 3.1 内嵌富勒烯样品 |
| 3.1.1 内嵌非金属富勒烯N@C_(60) |
| 3.1.1.1 N@C_(60)的实验合成及提纯 |
| 3.1.1.2 有序N@C_(60)单晶样品的制备 |
| 3.1.1.3 N@C_(60)@C_(60)H_(28)单晶样品的EPR性质测试及分析 |
| 3.1.2 内嵌非金属富勒烯N@C_(60) |
| 3.1.2.1 N@C_(60)的合成过程简介 |
| 3.1.2.2 N@C_(60)的EPR性质 |
| 3.1.3 内嵌单金属富勒烯N@C_(60) |
| 3.1.3.1 M@C_(82)的制备及提纯 |
| 3.1.3.2 M@C_(82)的电子结构及EPR性质 |
| 3.1.4 内嵌双原子N杂富勒烯 |
| 3.1.4.1 内嵌双原子N杂富勒烯的制备 |
| 3.1.4.2 内嵌双原子N杂富勒烯的电子结构 |
| 3.1.4.3 内嵌双原子N杂富勒烯的EPR性质 |
| 3.1.5 内嵌多原子富勒烯 |
| 3.1.5.1 Sc_3C_2@C_(80)的电子结构 |
| 3.1.5.2 Sc_3C_2@C_(80)的EPR性质 |
| 3.2 有机自由基分子样品 |
| 3.2.1 γ射线辐照丙二酸 |
| 3.2.2 γ射线辐照甲基丙二酸 |
| 3.3 单分子磁体 |
| 3.3.1 单分子磁体的制备及磁学性质 |
| 3.3.2 单分子磁体V_(15) |
| 3.3.2.1 V_(15)的制备过程及分子结构 |
| 3.3.2.2 V_(15)的磁学性质及EPR性质 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 电子顺磁共振量子计算的实验实现举例 |
| 4.1 内嵌富勒烯样品上的bang-bang control实验实现 |
| 4.2 N@C_(60)@C_(60)H_(28)样品上的动力学去耦实验 |
| 4.3 γ射线辐照丙二酸单晶样品上的最优动力学去耦实验 |
| 4.4 单分子磁体V_(15)的基态量子相干态实验观测 |
| 4.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 单分子探测技术简介 |
| 5.1 金刚石NV色心单自旋读取技术 |
| 5.2 AFM/STM单分子读出技术 |
| 5.3 内嵌富勒烯在AFM上单分子读出 |
| 5.4 小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
四、YAG晶体色心的EPR谱（论文参考文献）
- [1]Yb:YAG晶体水平定向结晶法生长及其退火变色机理研究[D]. 聂颖. 哈尔滨工业大学, 2014(03)
- [2]YAG晶体色心的EPR谱[J]. 孙琼丽,黄新,吴建平,桂尤喜. 光学学报, 1990(01)
- [3]采用YSZ：Eu荧光物质进行等离子喷涂热障涂层的非接触温度测量[D]. 杨丽霞. 上海交通大学, 2018(01)
- [4]白光LED用YAG:Ce,Sm,Mn系列晶体的生长及封装研究[D]. 陈兆平. 温州大学, 2014(05)
- [5]面向空间应用耐辐照有源光纤研究进展[J]. 邵冲云,于春雷,胡丽丽. 中国激光, 2020(05)
- [6]四种光学镀膜材料的辐照着色效应研究[D]. 胡杰. 哈尔滨工业大学, 2009(S2)
- [7]电子辐照及离子注入对单晶金刚石光电性能的影响与机制[D]. 王旋. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [8]新型硼/磷酸盐光电功能晶体的生长及性能研究[D]. 董卫民. 山东大学, 2021(11)
- [9]稀土离子深低温相干动力学[D]. 李佩耘. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]基于掺杂自旋的EPR量子计算研究[D]. 杨佳慧. 中国科学技术大学, 2012(01)