氟化物晶體Re：BaY-,2-F-,8-的生長(zhǎng)及其光譜性質(zhì)研究.pdf

1、上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有40多年的歷史，出現(xiàn)了很多上轉(zhuǎn)換激光晶體材料。BaY2F8晶體與其它晶體相比，具有較低的折射率、低聲子能量和寬透射波長(zhǎng)等特點(diǎn)。本文主要針對(duì)BaY2F8結(jié)晶特點(diǎn)、晶體生長(zhǎng)方法、摻雜稀土離子的光譜分析以及晶體生長(zhǎng)的缺陷進(jìn)行了研究。
　　 首先，通過對(duì)BaY2F8晶體結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)合自發(fā)結(jié)晶粉晶的XRD數(shù)據(jù)，從晶體的生長(zhǎng)基元為負(fù)離子配位多面體理論出發(fā)，對(duì)自然冷卻條件下BaY2F8晶體自發(fā)結(jié)晶習(xí)性進(jìn)行了研究，提出

2、了以Ba2+為中心的近八配位十二面體和以Y3+為中心的近八配位十二面體是該晶體生長(zhǎng)的基元。
　　 其次，結(jié)合BaY2F8粉晶X射線衍射(XRD)數(shù)據(jù)，分析了該晶體的結(jié)晶習(xí)性。由于BaY2F8晶體的熔點(diǎn)較低(約960℃)和在熔點(diǎn)附近熔體十分粘稠，因此用提拉法制備此種晶體存在較大困難。根據(jù)以上對(duì)其自發(fā)結(jié)晶習(xí)性的分析，首次采用溫度梯度法生(TGT)長(zhǎng)出質(zhì)量較好的BaY2F8單晶。實(shí)驗(yàn)表明，溫度梯度為6℃/mm，降溫速率小于6℃/h，可

3、以獲得BaY2F8單晶體，相對(duì)較小的坩堝圓錐角度有利于單晶體的獲得。X-射線定向分析表明，溫度梯度法生長(zhǎng)的BaY2F8晶體的生長(zhǎng)軸平行于[001]方向。結(jié)合晶體結(jié)構(gòu)圖分析可知，晶體結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)鍵為Y-F2-Y鍵，該鍵沿[001]方向伸展成鏈狀，是晶體的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)方向。
　　 所得到的Er：BaY2F8晶體的直徑為13mm，長(zhǎng)度達(dá)40mm，是目前國(guó)內(nèi)最大的此種晶體。根據(jù)J-O理論的計(jì)算，得到了唯象的晶場(chǎng)參數(shù)Ωi(i=2，4，6)，并重

4、點(diǎn)分析了Er：BaY2F8晶體的各能級(jí)的熒光壽命，結(jié)果表明，Er：BaY2F8晶體的各能級(jí)的熒光壽命較之氧化物有很大的提高，其中4I11/2能級(jí)的壽命約為5ms，這樣大的熒光壽命對(duì)于上轉(zhuǎn)換激光的形成極為有利。測(cè)試了Er：BaY2F8晶體的上轉(zhuǎn)換熒光光譜，對(duì)其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了討論
　　 最后，對(duì)溫度梯度法生長(zhǎng)Er：BaY2F8晶體的開裂現(xiàn)象進(jìn)行了研究。從理論上討論了溫場(chǎng)分布、生長(zhǎng)速率、熱應(yīng)力和稀土離子摻雜對(duì)晶體開裂的影響，實(shí)驗(yàn)上分析