摘要：Sr2AlNbO6是一种物理、化学性质稳定的双钙钛矿结构材料，Cr3+是一种重要的发光离子，将Cr3+离子作为发光中心掺杂在Sr2AlNbO6基质材料中，从而制备出性能优异的激光材料，可以在740nm-790nm波段可调谐地发射出不同波长的激光，广泛应用于工业制造、医疗器械、科研探索、信息传输和军事武器等多个方面。本实验采用助熔剂-高温固相合成法成功制备了Cr3+离子掺杂Sr2AlNbO6纯相粉末多晶。通过探究不同烧结温度，不同助熔剂种类，不同助熔剂用量等条件，确定出最佳的纯相合成工艺。并通过XRD衍射、激发发射光谱、漫反射光谱等分析手段，研究了不同Cr3+离子掺杂浓度下粉体的物相结构及发光性能。结果表明，Li2CO3、LiF和H3BO3这三种助熔剂的使用可以显著降低Cr3+:Sr2AlNbO6多晶材料的合成温度。其中LiF的效果最好，且最佳添加量为3wt%-5wt%；Cr3+离子掺杂浓度0.2%的粉体激发与发射强度最高，低于或高于0.2%掺杂浓度下的粉体发光强度都会下降，制备出的样品发光性能良好。

关键词:  Cr3+掺杂；助熔剂；固相合成；发光性能

Study on Synthesis and Properties of Tunable Laser Materials with Cr3+:Sr2AlNbO6

Abstract：Sr2AlNbO6 is a double perovskite-type material with stable physical and chemical properties. Cr3+ is an important luminescent center ion. The Cr3+ ion is used as a luminescent center to be doped in the Sr2AlNbO6 matrix material, thereby preparing a laser material with excellent performance. The visible and near-infrared wavelengths can tunably emit laser light of different wavelengths from 740nm to 790nm, and are widely used in many fields such as industrial manufacturing, medical devices, research and exploration, information transmission, and military weapons. In this experiment, the Cr3+ doped Sr2AlNbO6 pure-phase powder polycrystalline was successfully prepared by the flux-high temperature solid phase synthesis method. Through the exploration of different sintering temperatures, different flux types, and different amounts of fluxing agents, the best pure phase synthesis process was determined. Through XRD diffraction, excitation emission spectrum, diffuse reflectance spectrum and other analytical methods, the phase structure and luminescent properties of powders under different Cr3+ ion doping concentrations were studied. The results show that the use of three fluxes: Li2CO3、LiF and H3BO3 can significantly reduce the synthesis temperature of Cr3+:Sr2AlNbO6. Among them, LiF has the best effect, and the optimal addition amount is 3wt%-5wt%; the Cr3+ ion concentration 0.2% of the powder has the highest excitation and emission intensity, Below or above the 0.2% doping concentration, the luminescence intensity decreases, and the prepared sample has good luminescence properties.

Keywords： Cr3+Doping; Flux; Solid phase synthesis; Optical property

目录

1绪论 1

1.1引言 1

1.2 双钙钛矿基质材料 1

1.3 Cr3+离子发光中心 3

1.4内容、创新点、意义 4

2实验部分 5

2.1主要试剂及仪器 5

2.2样品的制备方法 5

2.3样品的测试与表征 7

3实验结果与分析 8

3.1合成工艺探究及XRD分析 8

3.1.1烧结温度对Cr3+:Sr2AlNbO6纯度的影响 8

3.1.2助熔剂种类对烧结温度的影响 11

3.1.3助熔剂用量对烧结温度的影响 12

3.1.4 掺杂浓度对Cr3+:Sr2AlNbO6纯度的影响 14

3.1.5 烧结效果讨论 14

3.2粉体平均粒径 15

3.3 Cr3+:Sr2AlNbO6粉体发光性能分析 16

3.3.1漫反射光谱分析 16

3.3.2激发光谱分析 17

3.3.3发射光谱分析 18

4结论与展望 22

4.1结论 22

4.2展望 22

致谢 23

参考文献 24

1绪论

1.1 引言

激光（LASER）是二十世纪的伟大发明，其英文缩写的意思即为受激辐射光放大。由于激光的单色性好、方向性好、能量集中亮度高、相干性强等优点，被广泛地应用于人们生产和生活中的各个不同的领域，并发挥着极其重要深远的作用。例如，在材料的加工制造领域，可以进行激光熔化覆盖、可使用激光焊接零件、用激光进行精确打孔、还有板材切割、快速切割成型等作用；在军事领域上，激光可以作为战略武器，激光在军事上可以进行激光雷达探测、激光定位轰炸、激光高能杀伤武器等；在生物医疗领域，有激光检测、病变切除、激光手术刀切割矫正视力等的应用，其中可调谐激光器应用广泛，前景良好。可调谐激光器有主要分染料和固体两种，其中固体激光器有更好的发展前景[1]。产生激光最重要的基础物理条件是高性能的激光材料，而激光晶体或激光玻璃，都是固体激光器中的核心器件，在激光技术的发展中起到了极为重大的作用。