在低温温度下进行博尔兹曼温度测量,利用Er³⁺/Yb³⁺-Codoped Yttrium Oxide纳米粒子中的Stark亚级

科学领域:

• 纳米技术纳米技术
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 量子光学是一种量子光学.

背景情况:

• 可靠的发光纳米热仪对于量子技术和超导系统至关重要.
• 添加兰化物材料被广泛使用,但通常是针对室温进行优化.
• 低温温度监测需要专门的,高空间分辨率的工具.

研究的目的:

• 为了展示一个光学博尔兹曼温度计用于冷应用使用Er³⁺/Yb³⁺ codoped yttria纳米粒子.
• 为了研究使用个别的斯塔克子级来提高温度表现.
• 为了验证有关温度计性能和能量差距校准的理论预测.

主要方法:

• 使用Er³⁺/Yb³⁺配角的yttria (Y₂O₃) 纳米粒子作为测温材料.
• 在Er3+离子的⁴S_{3/2多元体内利用个别的Stark亚级.}
• 将发光强度比 (LIR) 方法应用于温度传感的特定Stark转换.

主要成果:

• 在25175 K.的温度范围内证明有效运行.
• 在100K时达到高热灵敏度高达1.22%K-1.
• 达到0.6K的温度分辨率,证实了理论预测.

结论:

• 个别的Stark亚级使Er³⁺/Yb³⁺:Y₂O₃纳米粒子中能够有效地进行冷温度测量.
• 在使用Stark过渡时,温度计的性能不仅仅取决于光谱线的分离.
• 这项工作为设计使用稀土合材料的先进冷温度计提供了基础.