Er³⁺和Yb³⁺共掺杂的YAG晶体是一种非常重要的光学晶体, 目前, 该晶体已经广泛应用于高功率固体激光器, 但是采用提拉法生长大尺寸、低缺陷的掺杂YAG晶体仍然面临很多挑战。本工作采用快速提拉法成功获得了直径为80 mm、长度为230 mm的Er³⁺和Yb³⁺共掺杂的YAG单晶。采用不同测试方法评价其结构、掺杂浓度、光吸收、发光性能和刻蚀缺陷。晶片不同位置的拉曼峰峰位以及半峰宽没有明显变化, 说明晶片中心和边缘部分的晶体结构和应变是均匀的。刻蚀结果表明, 腐蚀坑均匀分布在整个腐蚀表面上, 没有观察到位错腐蚀坑特征, 这意味着晶体接近完美。Er³⁺和Yb³⁺在不同波长下的强发光峰以及辉光放电质谱结果证明Er,Yb:YAG单晶中成功掺杂了稀土离子。本工作采用提拉法成功生长了大尺寸、低缺陷的Er,Yb:YAG单晶, 证实了快速生长方法对YAG晶体中掺杂双稀土离子是有效的。

双钙钛矿因其结构灵活、易于掺杂、热稳定性好等优点，成为近几年的研究热点。稀土掺杂双钙钛矿基质材料的光致发光研究常见报道，但和热释光有关的研究较少。本文采用高温固相法合成了Bi³⁺和Eu³⁺共掺的Y_2-x-yBi_xEu_yMgTiO₆（0≤x<1，0≤y<1）系列样品，并测量了样品的X射线衍射谱（X-ray Diffraction，XRD）、光致发光光谱（Photoluminescence，PL）和热释光谱（Thermoluminescence，TL）。XRD分析表明：样品的晶体结构均为单斜晶系P2₁/n，Bi³⁺和Eu³⁺通过替代Y³⁺而掺入Y₂MgTiO₆中；PL表明：样品最佳掺杂浓度为x=0.01、y=0.20，该样品在620 nm附近有较强的红光发射（对应Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁），并伴有长余辉；测定不同浓度Bi³⁺和Eu³⁺掺杂样品的TL曲线也观察到Y_1.79Bi_0.01Eu_0.20MgTiO₆的热释光灵敏度最高，样品在510 K和610 K附近有两个显著的TL峰；热释光谱比荧光谱更为丰富，Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_J（J=1，2，3，4）跃迁均可被观测到，样品的TL光强与辐照剂量在2~1 000 Gy范围内具有良好的线性关系。采用不同预热温度（T_m-T_stop）和计算机拟合（Glow Curve Deconvolution，GCD）两种方法分析样品的TL动力学参数，发现样品中热释光陷阱深度从0.80 eV延伸到1.40 eV。上述测试和分析结果表明：热释光谱比荧光谱更为丰富；Y_1.79Bi_0.01Eu_0.20MgTiO₆荧光粉可作为大剂量检测的热释光剂量计材料。

同时具有光热效应与组织修复活性的生物材料在再生医学领域具有潜在应用前景。考虑到稀土元素Nd的荧光发光与光热双重特性, 结合钙硅基(Ca-Si)生物材料优异的组织修复活性, 有可能制备多功能组织损伤修复材料。本研究通过在硅酸钙中引入Nd元素, 采用共沉淀方法及800 ℃以上煅烧, 成功制备了Nd-Ca-Si基生物陶瓷粉体(Nd/CS), 并评价了粉体的物相组成、光热和荧光性能; 进一步采用静电纺丝技术制备了陶瓷粉体/高分子复合膜, 并评价了其理化性能与生物学性能。结果显示, Nd/CS陶瓷粉体和复合膜不但具有优异的光热性能与荧光性能, 还具有较好的荧光测温性能。细胞实验证实复合膜具有优良的生物学性能。这种集光热治疗、荧光成像/荧光测温、生物活性功能于一体的Nd-Ca-Si基生物陶瓷及其复合材料有望应用于再生医学领域。