硅酸铋晶体(Bi₄Si₃O₁₂,BSO)是一种快计时重闪烁晶体,其衰减时间短,辐照硬度高,在可见光区域透过率高。同时,BSO晶体作为一种多功能晶体,具有良好的光电特性和物理化学性能和较低的成本。此外,BSO晶体还是一个非常良好的掺杂基质材料,掺杂使得BSO晶体的性质和应用有了更大的提升和发展。改善晶体性能的重要方法之一是离子掺杂。与其他离子相比,稀土离子具有独特的4f电子构型和光学性能,在不同的基质中,稀土离子可以发射出从紫外到红外区域的光。本文采用坩埚下降法生长了Sm³⁺、Ho³⁺、Eu³⁺和Tb³⁺掺杂的BSO晶体,研究了晶体的透射光谱、激发和发射光谱以及荧光衰减时间等。研究表明,Sm³⁺、Ho³⁺、Eu³⁺和Tb³⁺掺杂的BSO晶体具有良好的光学均匀性,并且在350-800 nm之间透过率均达到80%与纯BSO晶体一致。它们分别呈现出稀土三价离子的特征吸收峰,对应于各自的4f能级跃迁。Sm³⁺、Ho³⁺、Eu³⁺和Tb³⁺掺杂的BSO晶体在波长范围为240-310 nm出现一个宽激发带。Sm³⁺、Ho³⁺和Tb³⁺掺杂的BSO晶体,在480 nm处的发射峰强度比纯BSO晶体的强,但Eu³⁺掺杂的BSO晶体在480 nm处的发射峰强度比纯BSO晶体的弱。在286 nm激发下,Sm³⁺、Tb³⁺和Ho³⁺掺杂的BSO晶体发射光表现为绿光,Eu³⁺掺杂的BSO晶体发射光表现为白光,作为LED荧光体材料具有潜在的应用前景。