一种铥、钬掺杂铌酸铋发光材料及其晶体生长方法技术

本发明专利技术公开了一种铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，具有以下化学式组成：TmyHozBi1-y-zNbO4，其中0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。本发明专利技术还公开了上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤：将含铥化合物、含钬化合物、含铋化合物、含铌化合物混合均匀后，进行合成反应得到化学式为TmyHozBi1-y-zNbO4的多晶原料；将化学式为TmyHozBi1-y-zNbO4的多晶原料进行压制得到生长晶体原料；将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用熔体法晶体生长方法进行生长得到铥、钬掺杂铌酸铋发光材料。本发明专利技术可用作发光显示材料、2μm激光工作物质等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料和晶体生长
，尤其涉及一种铥、钬掺杂铌酸铋发光 材料及其晶体生长方法。
技术介绍
在低对称性的晶体中，对于处于低对称性的发光激活离子如稀土离子来说，低对 称性有利于解除跃迀宇称禁戒，增强发光效率，同时低对称性晶体有各向异性物理性质，利 用其作为激光工作物质时可直接获得偏振激光。铌酸铋属于三斜晶系，其中Bi离子的格位 对称性为&，当掺杂激活离子替代Bi离子的格位时，激活离子将占据(^对称格位，且有两种 格位，有利于晶场能级分裂加宽及发光跃迀的宇称禁戒解除，提高发光效率，有望用作荧光 和激光材料，在显示、激光技术等领域获得应用。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种铥、钬掺杂铌酸铋发光材料及 其晶体生长方法，获得性能优良的发光材料，有望用于显示和激光
本专利技术提出的一种铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，具有以下化学式组成： TmyHozBii-y-zNb〇4,其中0.0001 <y<0.1，0.0001 <z <0.1〇 本专利技术还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤： S1、将含铥化合物、含钬化合物、含铋化合物、含铌化合物混合均匀后，进行合成反 应得到化学式为TmyHozBh-y-zNbCk的多晶原料； S2、将化学式为TmyHozBh-y-zNKk的多晶原料进行压制得到生长晶体原料； S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用熔体法晶 体生长方法进行生长得到铥、钬掺杂铌酸铋发光材料。 优选地，S1中，合成反应为高温固相反应、液相合成或气相合成。 优选地，S1的具体操作如下：按摩尔份将y份Tm2〇3、z份H〇2〇3、（l-y_z)份Bi2〇3和1份 Nb2〇5混合均匀后，升温至800~1100°C进行固相反应得到化学式为TmyHozBh-y-zNKk的多晶 原料；其反应方程式如下：.yTm203 + .zil〇；2〇3+(O、-zjBi2〇3+Nb2〇5. -^ 2 T m,.Ho,Bi/_ ,_,Nb04〇 优选地，S2的具体操作步骤为:将化学式为TmyHozBh-y-zNKk的多晶原料进行压制， 然后烧结得到生长晶体原料，烧结温度为800~1100°C，烧结时间为10~72h。 优选地，S3中，熔体法晶体生长方法为提拉法、坩埚下降法、温梯法、热交换法、泡 生法、顶部籽晶法、助熔剂晶体生长方法中的一种。 优选地，S3中，当熔体法晶体生长方法为提拉法、坩埚下降法或顶部籽晶法时，采 用籽晶定向生长，籽晶为TmyHozBh- y-zNb04或BiNb04单晶。 优选地，籽晶方向为〈100>、〈010>或〈001>方向。优选地，当铥、钬掺杂铌酸铋发光材料中某种元素的分凝系数为k，k = 0.01~1，则 ryi rn =―丨一，其中m为S1中含该元素化合物的质量，η为该元素在TmyHozBii-y- zNb〇4中所含物 k 质的量，Μ为含该元素化合物的摩尔质量。 本专利技术所得TmyHozBii-y-zNb〇4可用作发光显示材料、2μηι激光工作物质等。【具体实施方式】 下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。 实施例1本专利技术还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤： S1、按摩尔份将0.03份Tm2〇3、0.005份Ηο2〇3、0.965份Bi2〇 3和1份恥2〇5混合均匀后， 升温至1000°C进行固相反应得到化学式为Tmo. Q3HoQ. 965Nb〇4的多晶原料； 其反应方程式如下：0.03丁丨1!203 + 0.0051-1〇203+0.965別20；；+\1:> 205 2 Tm。():5H〇Qi()〇5Bi〇.965Nb〇4。 S2、将化学式为Tmo. Q3HoQ. QQ5Bi(). 965Nb〇4的多晶原料进行压制，然后烧结得到生长晶 体原料，烧结温度为900°C，烧结时间为50h; S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用提拉法进 行籽晶定向生长得到铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，籽晶为Tmo. Q3HoQ.QQ5Bi().965Nb〇4单晶，籽晶 方向为〈100>方向。 实施例2本专利技术还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤： S1、按摩尔份将0.005份 Tm2〇3、0.1 份H〇2〇3、0.8999份Bi2〇3 和 1 份Nb2〇5 混合均匀后， 升温至950°C进行固相反应得到化学式为Tmo.otxnHoo.iBio.si^NbCk的多晶原料，其中Tm元素 的分凝系数为0.02; 其反应方程式如下：0 000 j 1??? + 0.1 高温 > 2 Tm〇 .〇()〇 ] Η〇α 1B i〇 .8999Nb〇4。 S2、将化学式为Tmo.txmHouBio.si^NbOA的多晶原料进行压制，然后烧结得到生长 晶体原料，烧结温度为850°C，烧结时间为64h; S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用坩埚下降 法进行轩晶定向生长得到镑、钦惨杂银酸祕发光材料，轩晶为Tm〇. QQQlHOQ. lBio. 8999Nb〇4单晶， 籽晶方向为〈〇1〇>方向。 实施例3 本专利技术还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤： S1、按摩尔份将0.2份Tm2〇3、〇. 001 份 H〇2〇3、〇. 7995份 Bi2〇3 和1 份 Nb2〇5 混合均匀后， 升温至900°C进行固相反应得到化学式为TmQ.2H〇Q.()()()5Bi().7995Nb〇4的多晶原料，其中Ho兀素 的分凝系数为0.5;其反应方程式如下：OJTrrbCh + O.OOOSHi^C^+OjyySBhCh+NhO.-、^^ 2 Tm〇.2H〇〇.〇〇Q5Bi().7995Nb〇4。 S2、将化学式为TmQ.2H〇().()()()5Bi().7995Nb〇4的多晶原料进行压制，然后烧结得到生长 晶体原料，烧结温度为800°C，烧结时间为72h; S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用顶部籽晶 法进行籽晶定向生长得到铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，籽晶为THU). 2H〇0. _5Bi〇. 7995Nb〇4单晶， 籽晶方向为〈〇〇1>方向。 实施例4 本专利技术还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤： S1、按摩尔份将0.05份Tm2〇3、0.05份Ho2〇3、0.9份Bi 2〇3和1份恥2〇5混合均匀后，升温 至1050°C进行固相反应得到化学式为TmQ.()5H〇().()5Bi(). 9Nb〇4的多晶原料；其反应方程式如下：0.05Tm203 + 0 05Ho203+0..9Bi203+Nb 205 > 2 Tma()5Ho0.05Bi0.9NbO 4 〇 S2、将化学式为Tmo. Q5H〇Q. Q5Bio. 9Nb〇4的多晶原料进行压制，然后烧结得到生长晶体 原料，烧结温度为1 〇〇〇°C，烧结时间为24h; S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，其特征在于，具有以下化学式组成：TmyHozBi1‑y‑zNbO4，其中0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆礼，林东晖，刘文鹏，孙贵花，罗建乔，彭方，殷绍唐，窦仁勤，
申请(专利权)人：中科九曜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34