掺镱钇钆铝石榴石晶体及其生长方法属于光电子材料技术领域。现有Yb:Y3Al5O12晶体掺杂浓度低、掺杂均匀性差，作为激光材料难以获得大功率激光输出。现有Yb:Y3Al5O12晶体生长方法由于Yb:Y3Al5O12熔点高，如1950℃，因而铱坩埚中的铱挥发量大，负面作用大，晶体质量差、尺寸小。本发明专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体分子式为Yb:Y2GdAl5O12，晶体基质为钇钆铝石榴石。本发明专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体生长方法其生长料组分还包括氧化钆，氧化钇、氧化钆、氧化铝化学计量比为Y2O3:Gd2O3:Al2O3=2:1:5，当确定加入x摩尔氧化镱后，Gd2O3的加入量需要在所述化学计量比的基础上减少（1-x）摩尔，晶体生长工艺参数确定为：提拉速度0.5~0.8mm/h，旋转速度12~18rpm，生长温度1880℃。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，掺镱钇钆铝石榴石晶体是ー种激光晶体，分子式为Yb = Y2GdAl5O12,属于光电子材料
技术介绍
掺镱激光应用于激光加工、激光显示、激光医疗、环境检测、通信、信息处理、科研等领域。另外，掺镱激光在水中有较强吸收，从而不仅对人眼安全，而且能够精确介入生物组织，因此，也能够应用于眼科手术等医疗领域。掺镱激光所用激光材料为掺镱晶体，包括氧化物晶体，如Yb = Y3Al5O12,属于立方晶系，晶体基质为钇铝石榴石，其吸收和发射峰较为接近，具有吸收带宽、荧光寿命长、准四能 级结构等优点。不过，由于镱、钇离子半径匹配程度低，所以掺杂浓度低，镱的掺杂浓度最高只有30at. %，掺杂均匀性也差，因而，作为激光材料难以获得大功率激光输出。现有Yb: Y3Al5O12晶体的生长方法如下I、生长料制备为获得晶格完整的晶体，结合晶体生长エ艺參数，确定生长料组分氧化钇、氧化铝的化学计量比为Y203:A1203=3:5。据此，生长料中各组分的配比如下=Yb2O3为χ摩尔、Y2O3为(I-χ)摩尔，Al2O3为5摩尔，其中χ的取值范围为0.005mol ^ x ^ O. 30molo将所述三个组分充分混合，用液压机压块得块状生长料。2、晶体生长采用提拉法生长Yb = Y3Al5O12晶体。将所制备的块状生长料装入单晶炉，抽真空，充入氮气，晶体生长的主要エ艺參数确定为提拉速度O. 6O. 8mm/h,旋转速度12 16rpm,生长温度1950°C。3、退火晶体生长完毕后，采用原位退火的方式缓慢将炉温降至室温，取出晶体。所述晶体生长方法也有其不足，在生长Yb:￥415012晶体的过程中，由于Yb = Y3Al5O12熔点高，如1950°C，因而铱坩埚中的铱挥发量大，其负面作用包括I、挥发的铱进入熔体，成为有害杂质；2、进入炉腔气氛，遮挡观察窗；3、附于晶体生长表面，阻挡晶体的生长，导致晶体生长缓慢、开裂。在这些负面作用的影响下，难以生长出高质量、大尺寸的YbiY3Al5O12晶体，如晶体尺寸只有020mmX50mm。
技术实现思路
为了提高掺镱氧化物晶体的掺杂浓度，并且能够生长出大尺寸的晶体，我们提出一种的方案。本专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体属于立方晶系，稀土元素镱为掺杂离子，其特征在于，所述掺镱钇钆铝石榴石晶体分子式为Yb = Y2GdAl5O12,晶体基质为钇钆铝石榴石。本专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体生长方法其步骤包括生长料制备、晶体生长以及退火，生长料组分包括氧化镱、氧化钇、氧化铝，其特征在于，生长料组分还包括氧化钆，氧化钇、氧化钆、氧化铝化学计量比为Y2O3:Gd2O3: Al203=2:1:5，当确定加入X摩尔氧化镱后，Gd2O3的加入量需要在所述化学计量比的基础上減少(I-χ)摩尔，晶体生长エ艺參数确定为提拉速度O. 5^0. 8mm/h，旋转速度12 18rpm，生长温度1880°C。本专利技术其效果在于，YbiY2GdAl5O12晶体属于立方晶系且无缺陷，由于镱、钆离子半径匹配程度高，使得镱掺杂浓度最高可达IOOat. %，掺杂均匀性提高，从而为根据需要确定掺杂浓度创造了先决条件，这一高掺杂效果能够从附图即本专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体荧光光谱图中的峰值看出，图中曲线I、曲线2分别是现有Yb = Y3Al5O12晶体、本专利技术之Yb = Y2GdAl5O12晶体荧光光谱图，后者荧光强度峰值明显高于前者，但是，二者的荧光光谱相似、荧光峰值波长相近。在方法方面，Y2GdAl5O12晶体熔点只有1880°C，明显低于现有YbiY3Al5O12晶体1950°C的熔点，与之一致的晶体生长温度明显降低，铱金挥发量降低，从而能够容易地生长出高质量、大尺寸的晶体，如Φ40_X 6(T80mm，满足大功率固体激光器的需要附图说明附图是本专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体荧光光谱图，该图同时作为摘要附图。具体实施例方式本专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体属于立方晶系，稀土元素镱为掺杂离子，所述掺镱钇钆铝石榴石晶体分子式为Yb = Y2GdAl5O12,晶体基质为钇钆铝石榴石，镱的掺入浓度为l(Tl00at. %。本专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体生长方法具体内容如下I、生长料制备生长料组分氧化钇、氧化钆、氧化铝按化学计量比Y2O3:Gd2O3:A1203=2:1:5加入，包 括氧化镱在内的各组分配比如下，Yb2O3为χ摩尔、Gd2O3为(I-χ)摩尔，Y2O3为2摩尔，Al2O3为5摩尔，其中χ的取值范围为0. 005mol彡χ彡ImoI。将所述四个组分充分混合，采用固相法烧结，用液压机压块得块状生长料。2、晶体生长采用提拉法生长Yb = Y2GdAl5O12晶体。将所制备的块状生长料装入单晶炉，抽真空，充入氮气，晶体生长的主要エ艺參数确定为提拉速度O. 5^0. 8mm/h，旋转速度12 18rpm，生长温度1880°C。3、退火晶体生长完毕，采用原位退火的方式缓慢将炉温降至室温，取出晶体。下面举例说明本专利技术。生长料组分氧化钇、氧化钆、氧化铝按化学计量比Y2O3 = Gd2O3!ΑΙΑ=]: 1:5加入。取x=0. 1，生长料中各组分的配比如下，Yb2O3为O. I摩尔、Gd2O3为O. 9摩尔，Y2O3为2摩尔，Al2O3为5摩尔。将所述四个组分充分混合，采用固相法烧结，用液压机压块得块状生长料。采用提拉法生长Yb = Y2GdAl5O12晶体。将所制备的块状生长料装入铱坩埚并放入中频感应加热单晶炉，抽真空至10_4Pa，充入氮气。晶体生长的主要エ艺參数确定为提拉速度O. 6mm/h，旋转速度14rpm，生长温度1880°C。晶体生长完毕，采用原位退火的方式缓慢将炉温降至室温，取出晶体。该晶体为掺镱钇钆铝石榴石晶体，属于立方晶系，晶体质量较好，尺寸为Φ40πιπιΧ63πιπι。经测试，镱的掺入浓度为IOat. %。经荧光光谱测试，本专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体与现有掺镱钇铝石榴石晶体相比，荧光光谱相似，荧光峰值波长相近，镱的掺入浓度同为IOat. %，荧光峰值却有提高，见附图所示，可知， 本专利技术之掺镱钇钆铝石榴石晶体掺杂均勻、晶体生长质量1 。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种掺镱钇钆铝石榴石晶体，属于立方晶系，稀土元素镱为掺杂离子，其特征在干，所述掺镱钇钆铝石榴石晶体分子式为Yb = Y2GdAl5O12,晶体基质为钇钆铝石榴石。2.根据权利要求I所述的掺镱钇钆铝石榴石晶体，其特征在干，镱的掺入浓度为l(Tl00at. %。3.—种掺镱钇钆铝石榴石晶体生长方法，其步骤包括生长料制备、晶体生长以及退火，生长料组分包括氧化镱、氧化钇、氧化铝，其特征在于，生长料组分还包括氧化钆，氧化钇、氧化钆、氧化铝化学计量比为Y2O3:Gd2O...
【专利技术属性】
技术研发人员：张学建，李春，曾繁明，赵春雷，林海，谷亮，刘景和，金华，
申请(专利权)人：吉林建筑工程学院，
类型：发明
国别省市：
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