镓含量对Ce掺杂钇铝镓石榴石闪烁体发光特性的影响机制及性能优化研究

本综述深入探讨了镓（Ga）含量对Y3(Al1−xGax)5O12:Ce闪烁体发光性能的系统性影响，通过时间分辨光致发光（PL）和阴极发光（CL）技术揭示了Ga含量调控发光效率、热猝灭激活能及衰减动力学的机制，为高性能快时序闪烁体设计提供了关键理论依据。

Samples（样品）

通过提拉法（Czochralski method）在铱坩埚中生长了八组Y₃(Al_1−xGa_x)₅O₁₂:Ce单晶样品，镓含量x范围从0到1。使用纯度达99.99%的Y₂O₃、Al₂O₃、Ga₂O₃和CeO₂作为原料。YAG:Ce晶体采用化学计量熔体生长，而含镓晶体生长时则在熔体中额外添加1%的Ga₂O₃以补偿烧蚀损失。

Absorption spectra（吸收光谱）

样品的吸收光谱显示有两个明显的谱带，对应于Ce³⁺离子的基态²F_5/2到两个最低激发态5d₁和5d₂的光学跃迁。在紫外区宽谱带的斜坡上还可追溯到一个与Ce⁴⁺离子相关的电荷转移吸收带。Ce³⁺吸收带的强度不仅取决于铈的总含量，还受到其价态比例的影响。

Discussion（讨论）

通过分析测得的吸收光谱和PL参数的温度依赖性，我们评估了镓含量对Y₃(Al_1−xGa_x)₅O₁₂:Ce能量结构的影响。对于低镓含量的样品，PL强度和衰减时间的温度依赖性测量表明，热猝灭过程跨越单一能量势垒。首先，导致YAGG:Ce闪烁体发光强度降低的两种猝灭过程类型被识别。

Conclusions（结论）

通过用阿伦尼乌斯公式拟合光致发光强度和衰减时间的温度依赖性，我们成功提取了镓含量x最高至0.66的Y₃(Al_1−xGa_x)₅O₁₂:Ce的热猝灭激活能。提取的激活能和吸收光谱使我们得出结论：由于电子从Ce³⁺的5d₁能级激活到导带而主导的热猝灭，其重要性超过了中心内的非辐射衰变过程。Y₃(Al_1−xGa_x)₅O₁₂:Ce中的发光特性因此受到能带结构调制的深刻影响。