弛豫铁电单晶PZNT93/7的生长与电性能研究

以50mol％PbO为助溶剂,采用溶剂-坩埚下降法生长了Pb[(Zn1/3Nb2/3)0.93Ti0.07]O3(PZNT93/7)弛豫铁电单晶.为了控制成核,我们在坩埚底部设计了一个通气装置以诱导自发成核.晶体在Pt坩埚中生长,坩埚尺寸为40mm×40mm×300mm,下降速率为0.5mm/h,通气流量为1～1.6L/min.所得晶体最大尺寸达φ30mm×25mm.该晶体具有明显的结晶学形貌.X射线定向表明,其主要显露面为(001).由于气流不稳定以及质量输运较慢,晶体内部容易形成一些红色PbO包裹.介电和铁电性能研究表明,该晶体的性能能够满足新型医疗诊断设备对阵列换能器的要求.

氧化锌晶体的研究进展

基于ZnO的紫外激光器的实现掀起了对于传统的纤锌矿结构的半导体ZnO材料的新的研究热潮。ZnO以其优良的综合性能将成为下一代光电子材料,因此对ZnO单晶的研究有重要的理论和实践意义。目前生长ZnO的方法有助熔剂法、水热法、气相法和坩埚下降法等等,但所生长的ZnO单晶的尺寸和质量都有待于提高。

弛豫铁电单晶PZNT91/9的生长与畴结构研究

采用熔剂-坩埚下降法生长了91%Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-9%PbTiO3(PZNT91/9)(摩尔分数)弛豫铁电单晶,PbO助熔剂摩尔分数控制在50%左右。所得晶体被PbO助熔剂包裹,将其浸泡在热HNO3中1～2天即可除去PbO。晶体呈浅黄色,具有明显的结晶学生长面。晶体沿(001)面切出数片,晶片质量明显好于通气Bridgman法生长的PZNT单晶。偏光显微镜可观察到71°、90°、180°畴或微畴区。晶片极化条件为:垂直于C面施加1kV/mm的电场并保持10～15min。

近化学计量比Mn∶LiNbO_3晶体的助熔剂坩埚下降法生长研究

以K2O为助熔剂，在较大的温度梯度（90-100℃／cm）条件下进行引种和晶体生长，应用坩埚下降法技术成功地生长出了初始Mn^2＋掺杂浓度为0．5％（摩尔分数）的近化学计量比的铌酸锂晶体。用X射线衍射表征了获得的晶体，并计算了晶体的结构参数。与同成分的铌酸锂晶体相比，样品的晶格常数略变小，紫外吸收边向短波方向发生了移动。测定了晶体的吸收与发射光谱，观测到吸收中心在571nm（6A1g（^6S）→T1g（^4G））的吸收宽带以及发光中心约620nm（^4T1g（^4G）→^5A1g（^6S））的红色荧光带。从晶体上部与下部的颜色以及吸收强度的变化，可初步推测出沿着晶体生长方向Mn^2＋离子浓度逐渐增加，Mn^2＋离子在晶体中有效的分凝系数〈1。

助熔剂坩埚下降法生长近化学计量比Co:LiNbO_3晶体

以K2O为助熔剂，在较大的温度梯度（90～100℃／cm）条件下进行引种和晶体生长，应用坩埚下降法成功地生长出了初始Co^2＋掺杂浓度为0．5mol％的近化学计量比的铌酸锂晶体。测定了该晶体的红外光谱与吸收光谱，与同成份的LiNbO，晶体相比，其紫外吸收边向短波方向移动，OH^-红外吸收峰的位置发生变化。观测到520，549，612nm三个分裂的尖吸收峰以及1400nm左右为发光中心的吸收带。从吸收特性可以判断，Co离子在铌酸锂晶体中呈现＋2价。比较上部与下部晶体的吸收强度，可以推测出沿着晶体生长方向Co^2＋离子浓度逐渐降低，Co^2＋离子在晶体中有效的分凝系数大于1。

Zn,Co双掺杂近化学计量比LiNbO_3晶体的生长及性能

以K2O为助熔剂,应用坩埚下降法生长出了Co2+初始浓度为0.5mol%,以及ZnO分别为3mol%与6mol%的单掺与双掺杂SLN晶体(分别用SLN0,SLN3,SLN6表示)。测定了晶体上下部位的吸收与发射光谱。在晶体的吸收光谱中均可观察到520nm,549nm,612nm,1447nm四个吸收峰,表明Co2+处于晶体的八面体场中。ZnO的掺入明显地改变了吸收峰的相对强度。在520nm光的激发下,观察到776nm的荧光发射,其荧光强度的相对强弱也与ZnO的掺杂量有明显的联系。从吸收边带估算出SLN0,SLN3,SLN6晶体中Li2O的含量分别为49.06mol%,49.28mol%,49.10mol%。ZnO的掺杂量对Co2+在铌酸锂晶体中的浓度分布有很大的影响作用,当ZnO的掺入量为3mol%时,明显地抑制了Co2+在LiNbO3晶体中的掺入,当ZnO掺杂量达到6mol%时,抑制作用减弱。本文从Zn2+在LiNbO3中随浓度变化的分凝情况以及对Co2+的排斥作用解释了Co2+在晶体中的分布特性以及光谱的变化情况。

Nd^(3+):α~NaYF_4单晶体的生长与光谱特性

以KF为助熔剂,初始原料按照Na F:KF:YF_3:Nd F_3=30:18:47:5的摩尔比例,采用助熔剂-坩埚下降法成功生长出了优质块体Nd^(3+)掺杂α~Na YF4单晶体。XRD图谱表明,引入少量钕离子没有改变单晶体的立方相结构。测定了钕离子在晶体中的实际掺杂浓度为3.15mol%,相比初始掺杂浓度偏小,说明在单晶体中稀土离子存在着分凝现象。根据吸收图谱,在800 nm处具有最强吸收峰,最大吸收系数α和吸收跃迁截面σabs分别为0.91 cm-1和0.138×10-20cm2。在800 nm激光激发下,发射光谱在800~1500 nm范围内有三个峰,由4F_3/2能级跃迁到4I11/2能级所产生位于1052 nm处的峰值最强,测得荧光寿命为35μs。掺钕氟化钇钠晶体的光学特性表明它在中红外激光领域具有潜在的应用价值。

Ni^(2+)掺杂近化学计量比铌酸锂晶体的生长及光谱特性

以K2O为助熔剂,在较大的固液界面温度梯度条件下,应用坩埚下降法技术生长了初始Ni2+掺杂摩尔分数为0.5%的近化学计量比铌酸锂晶体。测定了晶体的吸收光谱,观测到由Ni2+离子在八面体中3A2g(F)→3T1g(P)、3A2g(F)→3T1g(F)、3A2g(F)→3T2g(F)能级的正常自旋允许跃迁所产生的381 nm,733 nm,1280 nm吸收峰和3A2g(F)→1T2g(D)和3A2g(F)→1E(D)能级的自旋禁戒跃迁产生的430 nm与840 nm吸收峰。从晶体紫外吸收边的位置初步估算其摩尔分数比x(Li+)/x(Nb5+)为0.981。根据晶体分裂场理论和吸收光谱,计算了Ni2+在该铌酸锂晶体中的晶格场分裂参量Dq=781 cm-1、Racah参量B=1096 cm-1与C=4353 cm-1。研究了在不同激发波长下晶体在可见光波段的荧光特征,观察到500~630 nm的绿色与800~850 nm的红色荧光发射带,它们归结为1T2g(D)→3A2g(F)与1T2g(D)→3T2g(F)的能级跃迁所致。