一种铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料及其晶体生长方法技术

本发明专利技术公开一种铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料，由以下化学式组成：CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4，0＜x≤0.2，0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。本发明专利技术还公开上述铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料的晶体生长方法，包括：将含铬化合物、含铥化合物、含钬化合物、含钆化合物、含钽化合物混合均匀，进行合成反应得到化学式为CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4的多晶原料；将化学式为CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4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铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料和晶体生长
，尤其涉及一种铬、铥、钬掺杂钽酸钆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Ho3+、过渡族离子Cr3+来说，低对称性有利于解除跃迁宇称禁戒，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。钽酸钆属于单斜晶系，其中Gd离子的格位对称性为C2，当掺杂激活离子替代Gd离子的格位时，激活离子将占据C2对称格位，有利于晶场能级分裂加宽及发光跃迁的宇称禁戒解除，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
本专利技术提出了一种铬、铥、钬掺杂钽酸钆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铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料，具有以下化学式组成：CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4，其中0＜x≤0.2，0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。本专利技术还提出的上述铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤：S1、将含铬化合物、含铥化合物、含钬化合物、含钆化合物、含钽化合物混合均匀后，进行合成反应得到化学式为CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4的多晶原料；S2、将化学式为CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4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铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料。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x份Cr2O3、y份Tm2O3、z份Ho2O3、(1-x-y-z)份Gd2O3和1份Ta2O5混合均匀后，升温至1500～1600℃进行固相反应得到化学式为CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4的多晶原料；其反应方程式如下：优选地，S2的具体操作步骤为：将化学式为CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4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1500～1600℃，烧结时间为10～96h。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CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4或GdTaO4单晶。优选地，籽晶方向为<100>、<010>或<001>方向。优选地，当铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料中某种元素的分凝系数为k，k＝0.01～1，则其中m为S1中含该元素化合物的质量，n为该元素在CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4中所含物质的量，M为含该元素化合物的摩尔质量。本专利技术所得CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4可用作发光显示材料、2μm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铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤：S1、按摩尔份将0.02份Cr2O3、0.03份Tm2O3、0.005份Ho2O3、0.945份Gd2O3和1份Ta2O5混合均匀后，升温至1550℃进行固相反应得到化学式为Cr0.02Tm0.03Ho0.005Gd0.945TaO4的多晶原料；其反应方程式如下：S2、将化学式为Cr0.02Tm0.03Ho0.005Gd0.945TaO4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1550℃，烧结时间为56h；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铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料，籽晶为Cr0.02Tm0.03Ho0.005Gd0.945TaO4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铬、铥、钬掺杂钽酸钆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Cr2O3、1份Tm2O3、0.1份Ho2O3、0.6份Gd2O3和1份Ta2O5混合均匀后，升温至1590℃进行固相反应得到化学式为Cr0.2Tm0.1Ho0.1Gd0.6TaO4的多晶原料，其中Tm元素的分凝系数为0.1；其反应方程式如下：S2、将化学式为Cr0.2Tm0.1Ho0.1Gd0.6TaO4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1530℃，烧结时间为90h；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籽晶定向生长得到铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料，籽晶为Cr0.2Tm0.1Ho0.1Gd0.6TaO4单晶，籽晶方向为<010>方向。实施例3本专利技术还提出的上述铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤：S1、按摩尔份将0.1份Cr2O3、0.0001份Tm2O3、0.01份Ho2O3、0.8998份Gd2O3和1份Ta2O5混合均匀后，升温至1520℃进行固相反应得到化学式为Cr0.1Tm0.0001Ho0.0001Gd0.8998TaO4的多晶原料，其中Ho元素的分凝系数为0.01；其反应方程式如下：S2、将化学式为Cr0.1Tm0.0001Ho0.0001Gd0.8998TaO4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1580℃，烧结时间为15h；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铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料，籽晶为GdTaO4单晶，籽晶方向为<001>方向。实施例4本专利技术还提出的上述铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤：S1、按摩尔份将0.1份Cr2O3、0.01份Tm2O3、0.01份Ho2O3、0.93份Gd2O3和1份Ta2O5混合均匀后，升温至1580℃进行固相反应得到化学式为Cr0.05Tm0.01Ho0.01Gd0.93TaO4的多晶原料，其中Cr元素的分凝系数为0.5；其反应方程式如下：S2、将化学式为Cr0.05Tm0.01Ho0.01Gd0.93TaO4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，然后采用热交换法进行生长得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料，其特征在于，具有以下化学式组成：CrxTmyHozGd1‑x‑y‑zTaO4，其中0＜x≤0.2，0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。

【技术特征摘要】
1.一种铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料，其特征在于，具有以下化学式组成：CrxTmyHozGd
1-x-y-zTaO4，其中0＜x≤0.2，0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。
2.一种如权利要求1所述铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料的晶体生长方法，其特征在于，
包括如下步骤：
S1、将含铬化合物、含铥化合物、含钬化合物、含钆化合物、含钽化合物混合均匀后，进
行合成反应得到化学式为CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4的多晶原料；
S2、将化学式为CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4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铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料。
3.根据权利要求2所述铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料的晶体生长方法，其特征在于，S1
中，合成反应为高温固相反应、液相合成或气相合成。
4.根据权利要求2或3所述铬、铥、钬掺杂钽酸钆发光材料的晶体生长方法，其特征在
于，S1的具体操作如下：按摩尔份将x份Cr2O3、y份Tm2O3、z份Ho2O3、(1-x-y-z)份Gd2O3和1份
Ta2O5混合均匀后，升温至1500～1600℃进行固相反应得到化学式为CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4的多晶原料。
5.根据权利要求2-4任一项...

【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