氟化物晶體Re：BaY-,2-F-,8-的生長及其光譜性質(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等特點。本文主要針對BaY2F8結(jié)晶特點、晶體生長方法、摻雜稀土離子的光譜分析以及晶體生長的缺陷進行了研究。
　　 首先，通過對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)，從晶體的生長基元為負(fù)離子配位多面體理論出發(fā)，對自然冷卻條件下BaY2F8晶體自發(fā)結(jié)晶習(xí)性進行了研究，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晶體的熔點較低(約960℃)和在熔點附近熔體十分粘稠，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)長出質(zhì)量較好的BaY2F8單晶。實驗表明，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，溫度梯度法生長的BaY2F8晶體的生長軸平行于[001]方向。結(jié)合晶體結(jié)構(gòu)圖分析可知，晶體結(jié)構(gòu)中的強鍵為Y-F2-Y鍵，該鍵沿[001]方向伸展成鏈狀，是晶體的優(yōu)勢生長方向。
　　 所得到的Er：BaY2F8晶體的直徑為13mm，長度達40mm，是目前國內(nèi)最大的此種晶體。根據(jù)J-O理論的計算，得到了唯象的晶場參數(shù)Ωi(i=2，4，6)，并重

4、點分析了Er：BaY2F8晶體的各能級的熒光壽命，結(jié)果表明，Er：BaY2F8晶體的各能級的熒光壽命較之氧化物有很大的提高，其中4I11/2能級的壽命約為5ms，這樣大的熒光壽命對于上轉(zhuǎn)換激光的形成極為有利。測試了Er：BaY2F8晶體的上轉(zhuǎn)換熒光光譜，對其發(fā)光機理進行了討論
　　 最后，對溫度梯度法生長Er：BaY2F8晶體的開裂現(xiàn)象進行了研究。從理論上討論了溫場分布、生長速率、熱應(yīng)力和稀土離子摻雜對晶體開裂的影響，實驗上分析