微量MgO掺杂对GAGG:Ce晶体光学和闪烁性能的影响

• 作者: 祁强 孟猛 丁栋舟 赵书文 施俊杰 任国浩
• 来源期刊: 发光学报
• 关键词: 镓铝酸钆石榴石 共掺杂 光产额 时间分辨率 闪烁性能
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 材料合成及性能|Synthesis and Properties of Materials
• 页码范围: 28-36
• 页数: 9页
• 分类号: O782
• 语种: 中文
• DOI: 10.37188/CJL.20200331

摘要

共掺杂离子是优化晶体闪烁性能的重要手段之一,本文采用提拉法生长了GAGG:Ce和GAGG:Ce,0.1％Mg晶体.通过测试硬度、透过率、X射线激发发射(XEL)谱和符合时间分辨率等方法研究了微量MgO掺杂对GAGG:Ce光学及闪烁性能的影响.GAGG:Ce和GAGG:Ce,Mg的维氏硬度平均值分别为1430 kg/mm2和1420.4 kg/mm2,表明Mg2+的掺杂几乎没有对GAGG:Ce的硬度产生影响.XEL谱结果表明,共掺杂Mg2+后GAGG:Ce晶体的发光峰值波长约为540 nm,但5d1→2 F5/2及5d1→2 F7/2发射峰红移了12～24 nm,Mg2+的引入可能改变了Ce3+的5d1激发态向2 F5/2和2 F72跃迁几率分布.通过共掺杂Mg2+,发现尽管光产额由5.8×108 lx/MeV(58000 ph/MeV)降低为4.15×108 lx/MeV(41500 ph/MeV),但GAGG:Ce,Mg符合时间分辨率得到了显著改善,达146 ps.此外,比较不同尺寸样品的光产额,发现GAGG:Ce,Mg对闪烁发光的自吸收程度小于GAGG:Ce.以上结果表明,微量MgO掺杂是优化GAGG:Ce晶体闪烁性能的有效途径.