下降法生长Bi4Ge3O12大尺寸单晶中散射芯的形成和消除

本文报道了以Bi2O3和GeO2粉末为原料,采用改进的Bridgman法生长的大尺寸单晶中的散射芯现象.借助于显微镜和电子探针对散射芯进行了研究,发现散射芯主要是由铂金微颗粒组成.分析了散射芯产生的原因,并提出了消除这种宏观缺陷的一些方法.     

Bi4Si3O12晶体的水热法生长研究

采用水热法,以固相烧结的化学计量比(2Bi2 O3∶3SiO2)的玻璃态Bi4Si3O12做培养料,以NaOH溶液为矿化剂,研究了在水热体系下形成Bi4Si3O12晶体的相区.结果发现,在生长温度为380 ～ 500℃,矿化剂浓度为1.5 ～4 mol/L时,自发成核生成的晶粒均为Bi4Si3O12和Bi12SiO20两种物相.通过在矿化剂溶液中外加一定量的SiO2,得到完全纯相的Bi4Si3O12,并生长出尺寸超过8 mm的Bi4Si3O12单晶.无论在矿化剂溶液中是否添加SiO2,生长的Bi4Si3O12都呈四面体形状,显露面以{112}面族为主,Bi4Si3O12晶体的这一结晶习性能够用周期性键链(PBC)理论予以解释.     

Co2+,Er3+:Y3Al5O12晶体的生长及其吸收特性

应用中频感应提拉法成功生长出新型的Co2+,Er3+:Y3Al5O12晶体.研究了室温下晶体的吸收光谱性能.结合Er3+:Y3Al5O12晶体的光谱,并利用调Q判据对Co2+,Er3+:Y3Al5O12晶体调Q特性进行了简单的分析.结果表明Co2+,Er3+:YAG晶体是一种很有潜力的自调Q激光晶体.     

稀土元素(Ce、Nd和Eu)掺杂Bi4Si3O12晶体的生长与性能

本文采用坩埚下降法生长出20mm×20mm×100mm优质Bi4Si3O12晶体及Ce、Nd和Eu掺杂Bi4Si3O12晶体.测试了晶体的透射光谱、能谱及光产额、FWHM能量分辨率和激发-发射光谱.总结并解释了掺杂影响Bi4Si3O12晶体闪烁性能的规律,探讨了掺杂改善晶体闪烁性能的可能性.     

Nd3+:Sr3Ga2Ge4O14晶体的生长及吸收光谱

采用坩埚下降法生长了Nd3+掺杂浓度分别为15;、8;和2.5;原子分数的Sr3Ga2Ge4O14晶体,所得晶体最大尺寸为φ26mm×15mm.Nd3+掺杂Sr3Ga2Ge4O14晶体的特征吸收峰波长为806nm,与Nd3+离子在YAG中的特征吸收峰相比,向短波方向发生了微小的偏离.这是Sr3Ga2Ge4O14晶格中Ga3+和Ge4+的统计分布所致.Nd3+:SGG晶体的这些特性将有助于泵浦效率的提高和泵浦阈值的降低,因此Nd3+:SGG晶体有望成为一种新型的LD泵浦固体激光材料.     

新型压电晶体Sr3 Ga2 Ge4 O14的性能表征

采用坩埚下降法以及坩埚密封技术,成功生长了直径50mm的新型压电晶体Sr3Ga2Ge4O14.测试了晶体的晶格常数、热膨胀系数、密度、硬度和透过光谱等基本物理性能.测试结果表明:晶体热膨胀系数明显小于石英晶体,而且α11和α33相对比较接近,有利于该晶体用作声表面波用基片材料.在250～2500nm波段范围内,其透过率均大于80;,优于相同结构的La3Ga5SiO14晶体,是一种潜在的激光基质晶体材料.     

Bi4Si3O12-Bi4Ge3O12赝二元系统析晶行为及其晶体生长

本文采用固相合成方法制备了Bi4(GexSi1-x)3O12(BGSO)固溶体(x=0～0.4),研究了它的固溶特性和析晶行为。实验结果表明,不同组成混合料在900℃左右固相反应能生成BGSO纯相;XRD分析显示,在x=0～0.4区间内,Bi4Si3O12和Bi4Ge3O12可以完全互溶,其晶格常数随x的增加呈线性增长。采用坩埚下降法生长了x=0.15组成的BGSO混晶,获得了透明晶体,并测试了晶体的光学性能。     

溶胶-凝胶法制备Bi4Si3O12薄膜的工艺参数影响研究

采用溶胶-凝胶法结合旋涂工艺,在石英玻璃衬底上制备了Bi4Si3O12 (BSO)多晶薄膜.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光光谱仪和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计表征了薄膜的物相结构、微观形貌及其光学性质,系统研究了制备过程中的溶胶组成和热处理工艺参数对薄膜性能的影响.结果表明,前驱体溶胶经750℃热处理6h可得到单相的BSO薄膜;预热处理可显著改善薄膜的形貌,降低冷却速率可明显减少薄膜裂纹,增强薄膜发光强度;在溶胶中加入乙二醇乙醚可显著提高薄膜的表面平整度;薄膜的透过率随着裂纹数量的减少明显提高.     

Nd掺杂对磁控溅射Bi4-xNdxTi3O12铁电薄膜结构和性能的影响

采用磁控溅射工艺在p-Si衬底上制备了Bi4-xNdxTi3O12铁电薄膜,研究了Nd掺杂对Bi4-xNdxTi3O12薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响.结果表明,Nd掺杂并未改变薄膜的晶格对称性,仍然保持Bi层状钙钛矿结构,但能在一定程度上抑制晶粒的生长,使薄膜的晶粒更加细小、均匀,同时能明显改善薄膜的介电、铁电性能.Nd掺杂量x=0.30 ～0.40时,Bi4-xNdxTi3O12薄膜的综合性能较好,其介电常数εr＞250,介电损耗tanδ ＜0.1,剩余极化Pr=20.6 μC/cm2,Ec＜ 150 kV/cm.Ag/Bi4-xNdxTi3O12/p-Si异质结顺时针回滞的C-V曲线表明该异质结可实现极化存储,其记忆窗口达1.6V.但掺杂量不宜过多,当Nd掺杂量达到0.45以后,薄膜的介电、铁电性能反而有所下降.     

Vertical Bridgman Growth and Scintillation Properties of Doped Bi4Si3O12 Crystals

Pure BSO and Ce, Nd, Eu, Cr and Fe doped BSO crystals of high optical quality with 20x20x100mm³ have been grown by the vertical Bridgman method. After measuring their transmission spectra, light outputs, FWHM energy resolutions and excitation-emission spectra, we summarized and explained the laws of doped effects on the scintillation characteristics. we can expect that Eu may be the most promising dopant candidate of the doped elements for improving the scintillation characteristics of BSO crystal.     

Photoluminescence and radiation damage in W,Mg, Ca doped Bi4Ge3O12 crystals

Spectral properties and radiation damage in W, Mg and Ca doped Bi₄Ge₃O₁₂ (W:BGO, Mg:BGO, Ca:BGO) crystals before and after thermal treatment and gamma‐ray (γ‐) or ultraviolet (UV) radiation were studied. The absorption and the photoluminescence (PL) spectra of doped BGO crystals in visible region were measured. Before γ or UV radiation, the emission intensity of W:BGO crystal is stronger than that of pure BGO at about 500 nm. After γ radiation (10k Gy), the emission intensities of doped BGO are all weaker than pure BGO under identically condition. However, the emission intensity of W:BGO is stronger than that of pure BGO after UV exposure (10k Gy). Thermal treated (annealed in N₂ at 550 °C for 6 h) W:BGO has shown a much stronger emission intensity than others. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Er3+单掺与Er3+/Yb3+共掺NBT-CT无铅压电陶瓷的上转换发光性能研究

采用固相烧结法制备一系列Er³⁺单掺与Er³⁺/Yb³⁺共掺0.96Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.04CaTiO₃(NBT-CT∶xEr³⁺/yYb³⁺,x=0.002~0.015,y=0.010)无铅压电陶瓷。通过X射线衍射仪和荧光光谱仪分别对样品的物相结构和上转换发光特性进行表征和分析。结果表明,样品的主晶相为NBT晶相。在波长为980 nm的近红外光激发下,Er³⁺单掺与Er³⁺/Yb³⁺共掺NBT-CT陶瓷均呈现强的以绿光为主的Er³⁺特征上转换发光。在NBT-CT∶xEr³⁺中,当x=0.010时上转换发光性能最佳;Yb³⁺能够起到敏化作用,明显增强Er³⁺的上转换发光强度。     

Sm掺杂Bi4Ti3O12陶瓷晶体结构及电性能的研究

采用固相反应工艺制备了Sm3+掺杂层状结构无铅Bi4-xSmxTi3O12(x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00,1.25)介电陶瓷.利用XRD、SEM等测试方法研究了Sm掺杂量、烧结温度和保温时间对Bi4-xSmxTi3O12 (BST) 陶瓷晶体结构及电性能的影响.结果表明:所制备的Bi4-xSmxTi3O12陶瓷均具有单一正交相结构,BST陶瓷表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.样品的铁电性能测试表明,Sm3+施主掺杂明显降低了BIT的电导率,随着Sm3+含量的增加,Sm3+逐渐有部分取代B位,由于Sm3+取代Ti4+大大降低了氧空位的浓度,使得氧空位对电畴的钉扎作用减弱,并且材料的剩余极化Pr也相应提高.     

Li~+,Bi~(3+)掺杂LaVO_4∶Eu~(3+)纳米荧光粉的水热合成及其发光性能

以硝酸镧,氧化铕,硝酸锂,硝酸铋和偏钒酸铵为原料,采用简单的水热法合成了金属离子(Li~+,Bi~(3+))掺杂LaVO_4∶Eu~(3+)纳米荧光粉。通过XRD,SEM,FTIR,FL等手段进行表征。考察了金属离子(Li~+,Bi~(3+))摩尔掺杂浓度,反应温度,反应时间对LaVO_4∶Eu~(3+)荧光性能的影响,探讨合成Li~+,Bi~(3+)掺杂LaVO_4∶Eu~(3+)荧光粉的最佳条件。结果表明:所合成的产物以四方锆石结构(t-)LaVO_4纳米颗粒为主。Li~+,Bi~(3+)的掺杂,均能够提高荧光粉LaVO_4∶Eu~(3+)的发光强度;在180℃条件下反应24 h所得的LaVO_4∶5%Eu~(3+),4%Li~+,LaVO_4∶5%Eu~(3+),2%Bi~(3+)荧光粉荧光性能最佳。     

Evaporation induced diameter control in fiber crystal growth by micro‐pulling‐down technique: Bi4Ge3O12

Diameter self‐control was established in Bi₄Ge₃O₁₂ fiber crystal growth by micro‐pulling‐down technique. In accordance with Bi₂O₃‐GeO₂ phase diagram, the diameter was controlled due to compensation of solidification with evaporation of volatile Bi₂O₃ self‐flux charged into the crucible with excess. The crucibles had capillary channels of 310 or 650 μm in outer diameter. The crystals up to 400 mm long and 50‐300 μm in diameter were grown at pulling‐down rates of 0.04‐1.00 mm/min. The melt composition and the pulling rate were generally only two parameters determining solidification rate. As a result, crystals with uniform (± 10%) diameter and aspect ratio up to 10⁴ were produced without automation of the process. (© 2006 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Ce3+∶GdLu2Al5O12/Al2O3共晶微结构及其发光性能

稀土共晶闪烁体是通过定向凝固晶体生长技术,将具有不同折射率的两相制备成具有射线探测功能的共晶材料,其中含有激活离子的闪烁体相的折射率高于基质相。在高能射线辐照下,闪烁体相将入射高能射线转换成荧光,然后,荧光在闪烁体相和基底相的界面以全反射的形式实现定向输出,从而有效提高辐射探测成像的空间分辨率。本工作采用微下降法成功生长得到φ3 mm×117.0 mm 的1.0%(原子数分数)Ce∶GdLu₂Al₅O₁₂/Al₂O₃闪烁共晶样品。通过切割抛光加工得到φ3 mm×2.0 mm的共晶薄片,并将该共晶薄片进行微观结构、能谱分析和荧光性能等表征和测试,结果表明所得到的共晶样品由Ce∶GdLuAG和Al₂O₃两晶相构成,微观结构呈现出“中国结”结构,并在生长方向呈现出一定的有序排列。荧光光谱测试表明该共晶材料存在Gd³⁺-Ce³⁺间的能量传递,具有典型的Ce³⁺辐射跃迁,其中双宽峰发射峰最强位于560 nm。此外,根据生长速率对共晶样品发射峰强、峰位以及荧光寿命影响,优化出最佳下拉生长速率为4.0 mm/min。     

高居里点(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+xBi_4Ti_3O_(12)系统陶瓷微观结构及温度特性的研究

采用传统陶瓷制备工艺制备(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+ xBi_4Ti_3O_(12) (0≤x≤0.01)系统陶瓷.对在还原气氛(氮气)中烧成的陶瓷样品在一定温度下进行再氧化处理.研究了不同Bi_4Ti_3O_(12)掺杂浓度以及再氧化过程对BaTiO_3微观结构、介电性能及居里温度Tc的影响.结果表明:掺杂Bi_4Ti_3O_(12)后,BaTiO_3陶瓷的晶粒尺寸明显减小;Bi_4Ti_3O_(12)具有提高陶瓷居里点温度的作用,当x=1.0时,居里温度提高到T_c=150 ℃.随着BIT加入量的增加,电子与缺位混合补偿,晶格中将产生金属离子缺位,以补偿多余电子,因此随着BIT掺入量的增加,电阻率逐渐增大.     

La3+掺杂Ca1-xLaxCu3Ti4O12陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备了La3+掺杂的CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷,研究了La3+掺杂量对Ca1-xLaxCu3Ti4O12(x=0;,1;,3;,5;,7;)陶瓷物相结构、微观形貌和介电性能影响,对La3+掺杂影响CCTO陶瓷介电性能的机理进行了分析.结果表明:x为3;时,开始出现杂相;x高于5;时,陶瓷晶粒开始细化;La3+掺杂可以显著提高CaCu3Ti4O12陶瓷的介电常数,同时介电损耗在高频段也相应降低,从而有助于CCTO陶瓷的综合介电性能的提升.     

Er3+:NaY(Wo.9Moo.1O4)2晶体的生长及光谱性能

采用提拉法(CZ法),生长出质量良好的Er3+:NaY(W0.9Mo0.1O4)2晶体.通过X射线粉末衍射,红外光谱分析,并与NaY(WO4)2相比较,得到Er3+:NaY(W0.9Mo0.1O4)2晶体的结构与NYW类似,仍为四方晶系的白钨矿结构,I4(1)/α空间群.测定了晶体的实际组成,得到晶体中各元素均按理论值进行掺杂,计算了掺杂离子的分凝系数约为1.15.在光谱性质上,测试了晶体的吸收光谱,及晶体在50～1000cm-1波数范围内的拉曼光谱,并计算了各吸收峰的半峰宽及吸收系数A.