浮区法生长Tm^(3+):CaYAlO_4晶体的研究

Study on Single Crystal Growth of Tm^(3+):CaYAlO_4 by Floating Zone Method

CaYAlO4是一种ABCO4型化合物 (A =Ba、Sr或Ca ,B =Y或稀土元素 ,C =Ga或Al) ,具有K2 NiF4型四方结构 ,可作为一种优良的激光基质材料。近年来 ,向该晶体中掺入不同的稀土离子 ,研究这些掺质晶体的性能已成为一个热点。特别值得注意的是 ,根据文献的报道 ,当掺Tm3 +浓度为lat.%时 ,CaYAlO4多晶样品在 36 0～ 46 0nm处有很强的发射 ,这一现象表明Tm3 +:CaYAlO4晶体有可能产生蓝光和紫光。因此 ,对该晶体的研究具有重要的意义。本文采用光加热浮区法生长了不同掺质浓度的Tm3 +:CaYAlO4晶体。实验表明 ,该晶体的生长受到生长气氛、转速、拉速、籽晶方向及功率控制程序等多种因素的影响 ,很难得到高质量的晶体。本文对这些影响因素分别进行了微观或宏观上的分析 ,找到了该晶体的最佳生长条件。由于该晶体极易沿 [0 0 1 ]方向开裂 ,因而掺Tm3 +量很难提高 ,而本文所生长晶体的最高掺质量达 7at.% ,远大于国外报道的数值 ( 2at.% )。所生长晶体的典型尺寸为 5mm× 5mm×30mm。观察发现 ,在所生长的Tm3 +:CaYAlO4晶体中 ,主要存在 2种缺陷 :包裹体和裂纹。其中 ,包裹体又分为气泡和第二相。本文分析了这些缺陷的产生原因 ,并提出了减少或消除这些缺陷的方法。此外 ,本文还对该晶体进行了化学分析 ,测定了其透过?