多片导模法蓝宝石晶体的缺陷研究

使用导模法(EFG)生长了多片a面蓝宝石晶体。显微拉曼光谱结合电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)测试得出晶体的气泡中可能存在含S化合物。晶体表面明显的生长条纹主要与温度、生长速度的波动以及模具的加工精度有关。化学腐蚀分析表明晶体位错密度在4.2×10⁴ cm^-2,未存在小角度晶界缺陷,双晶摇摆曲线半峰宽(FWHM)为70.63″。由于采用石墨保温材料,晶体中存在F心与F⁺色心。晶体在400~3 000 nm波段透过率高于80%,空气中退火后可减弱色心吸收。本文研究结果可为蓝宝石晶体缺陷形成理论研究提供参考,也可为导模法蓝宝石工业生产技术改进提供借鉴。     

高熔点稀土倍半氧化钪(Sc2O3)晶体的生长

本文通过自主研发制造新型高温晶体生长炉,并采用热交换-温度梯度法的热场结构,从而克服了高温环境下坩埚污染。调节热场结构并引入循环气,增大了温度梯度并改善了结晶驱动力不足的问题。用热交换-温度梯度法生长了2英寸(1英寸=2.54 cm)级的氧化钪(Sc₂O₃)晶体,这一结果是目前已知的最大尺寸的倍半氧化物单晶。氧化钪晶体呈现无色透明,外形完整、内部无气泡或其他可观察到的宏观缺陷。尺寸为φ55 mm×50 mm。其中放肩部分高度15 mm,等径生长部分的高度为40 mm。块状晶体的XRD谱只有(222)与(444)峰,可判定为单晶体,双晶摇摆曲线半高宽(FWHM)为113″,显示较好的结晶性能。     

导模法晶体生长技术研究及应用

在人工晶体生长技术中,导模法晶体生长技术具有"近净型"生长、材料利用率高、生长速度快以及易于实现多片晶体同步生长等优点,在晶体生长领域应用广泛,已被用于工业化生产硅、锗晶体和蓝宝石晶体等.介绍了导模法晶体生长技术国内外的研究现状,包括材料特性、生长工艺、应用领域、现存问题以及解决途径等,同时展示了同济大学在导模法生长蓝...     

中红外波段激光晶体的研究进展

2～5 μm中红外波段激光在定向红外对抗、反恐、生物医疗、环境监测、光通讯、强场物理、激光聚变等方面有重要应用,还可用作5 ～ 20 μm中远红外激光输出的泵浦光源.从1μm的Nd3+和Yb3+,1.5 μm的Er3+,2 μm的Tm3+和Ho3+,2～3 μm的Tm3+和Cr2+,3 m的Er3+、Ho3+、U4+和Dy3+,到4 μm的Fe2+和Ho3+,再到大于4 μm的Dy3+、Er3+和Pr3+等,不断向中波红外方向拓展,是激光晶体发展的前沿.本文综述了近几年中红外波段激光晶体的研究现状,并对其未来发展进行了简要评述.文中还涉及到部分透明陶瓷的工作.     

Intensities and spectral features of the ~4I_(13/2)-~4I_(15/2) potential laser transition of Er~(3+) centers in CaF_2-CeF_3 disordered crystal

A CaF_2-CeF_3 disordered crystal containing 1.06% of Er~(3+) ions was grown by the temperature gradient technique.Optical absorption and emission spectra recorded at room temperature and at 10 K, luminescence decay curve recorded at room temperature, and extended x-ray-absorption fine structure spectra were analyzed with an intention to assess the laser potential related to the ~4I_(13/2)→~4I_(15/2) transition of Er~(3+). In addition, the thermal diffusivity of the crystal was measured at room temperature. The analysis of room-temperature spectra revealed that the ~4I_(13/2) emission is long-lived with a radiative lifetime value of 5.5 ms, peak emission cross section of 0.73 × 10~(-20) cm~2, and large spectral width pointing at the tunability of the emission wavelength in the region stretching from approximately 1480 nm to 1630 nm. The energies of the crystal field components for the ground and excited multiplets determined from low-temperature absorption and emission spectra made it possible to predict successfully the spectral position and shape of the room-temperature ~4I_(13/2)→~4I_(15/2) emission band. Based on the correlation of the optical spectra and dynamics of the luminescence decay, it was concluded that in contrast to Yb~(3+) ions in heavily doped CaF_2 erbium ions in the CaF_2-CeF_3 crystal reside in numerous sites with dissimilar relaxation rates.     

多孔坩埚温度梯度法生长Ho,Y∶CaF2晶体及其光谱性能

采用自主设计改造的温梯炉,成功生长了不同浓度Ho³⁺、Y³⁺掺杂的CaF₂及Sr_xCa_1-xF₂晶体,晶体尺寸约为ϕ15 mm×55 mm,生长周期约为6 d,能够实现7种不同浓度晶体的同步生长,并选取其中的4%(原子数分数)Ho,4%Y∶CaF₂晶体进行分析,吸收测试表明,该晶体448 nm和643 nm处吸收峰的吸收截面分别是1.13×10^-20 cm²和0.84×10^-20 cm², J-O理论分析得到了晶场强度参数Ω_t(t=2、4、6)、辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命。在448 nm氙灯激发下,经计算得到该晶体在546 nm、650 nm 和752 nm处的发射截面分别为10.450×10^-21 cm²、8.737×10^-21 cm²和5.965×10^-21 cm²,测得⁵F₄和⁵F₅能级的寿命分别为33.5 μs和17.7 μs。在640 nm LD泵浦激发下,经计算得到该晶体2 031 nm处发射截面为5.375×10^-21 cm²,2 847 nm处发射截面为10.356×10^-21 cm²,测得⁵I₇和⁵I₆ 能级的寿命分别为4.37 ms 和1.85 ms。以上结果表明,多孔坩埚温梯法能够大大提高激光晶体稀土离子掺杂浓度筛选的效率,加快新型激光晶体材料的研发速度。