CN103451732A - 稀土钽酸盐CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4发光材料 - Google Patents

稀土钽酸盐CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4发光材料 Download PDF

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Abstract

稀土钽酸盐CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4发光材料，其特征在于：分子式表示为CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4，x、y、z的取值范围为：0≤x≤0.2，0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。本发明，可用作发光显示材料、2μm激光工作物质等。

Description

稀土钽酸盐CrxTmyHozGd1-x-y-zTaO4发光材料
技术领域
本发明涉及发光材料和晶体生长领域，Cr、Tm、Tm掺杂的钽酸钆CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4，以及它们的熔体法晶体生长方法。 
技术背景
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、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。 
发明内容
本发明的目的是提供一种稀土钽酸盐CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4发光材料及其熔体法晶体生长方法，获得性能优良的发光材料，有望用于显示和激光技术领域。 
本发明采用的技术方案如下：稀土钽酸盐CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4发光材料，其特征在于：分子式表示为CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4，x、y、z的取值范围为：0≤x≤0.2，0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。 
一种的稀土钽酸盐CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4发光材料的熔体法晶体生长方法，其特征在于：包括以下步骤： 
1)、采用Cr2O3、Tm2O3、Ho2O3、Ta2O5作为原料，按如下化合式进行配料，将其充分混合均匀后，获得生长晶体所需的多晶原料： 
Figure BSA0000095382870000012
所述的多晶原料的配料中，所用原料Cr2O3、Tm2O3、Ho2O3、Gd2O3、Ta2O5，或采用相应的Cr、Tm、Ho、Gd、Ta的其它化合物代替，原料合成方法包括高温固相反应、液相合成、气相合成方法，但需满足能通过化学反应能最终形成化合物CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4这一条件。 
2)、将配好的多晶原料进行压制和烧结，压制成形生长晶体原料；烧结温度在1500～1600℃之间，烧结时间为10～96小时；或者压制成形后的原料不经额外烧结而直接用作生长晶体原料； 
3)、把晶体生长初始原料放入生长坩埚内，通过加热并充分熔化，获得晶体生长初始熔体；然后采用熔体法晶体生长工艺——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进行生长，获得稀土钽酸盐CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4发光材料。 
所述的的熔体法晶体生长工艺中，采用籽晶定向生长，或者不采用籽晶定向生长；对于采用籽晶定向生长，籽晶为Cr，Tm，Ho：GdTaO4或GdTaO4单晶，籽晶方向为晶体的<100>、<010>或<001>方向，以及其它任意方向。 
所述的的熔体法晶体生长工艺中，存在组分分凝效应，设所述钽酸钆Cr，Tm，Ho：GdTaO4晶体中某种元素的分凝系数为k，k=0.01-1，则当前述的配料中Cr、Tm、Ho、Gd、Ta的化合式中该元素的化合物的质量为W时，则在配料中应调整为W/k。 
本发明的有益效果：可用作发光显示材料、2μm激光工作物质等。 
具体实施方式
制备Cr、Tm、Ho掺杂浓度分别为2at％、3at％、0.5％的Cr，Tm，Ho：GdTaO4单晶： 
（1）采用Tm2O3、Sm2O3、Ho2O3、Gd2O3、Ta2O5作为原料，按如下化合式进行配料：0.02Cr2O3+0.03Tm2O3+0.005Ho2O3+0.945Gd2O3+Ta2O5
此原料各组分的成分如下： 
Figure BSA0000095382870000022
并将这些原料充分混合均匀。 
(2)对混合均匀的原料进行压制成饼状，在1500～1600℃之间进行烧结， 烧结时间为72小时，获得晶体生长的初始原料；或者压制成形后的原料不经额外烧结而直接用作生长晶体原料； 
(3)把晶体生长初始原料放入生长坩埚内，通过加热并充分熔化，获得晶体生长初始熔体；然后采用熔体法晶体生长工艺——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进行生长，获得Cr，Tm，Ho：GdTaO4单晶。 

Claims (5)

1.稀土钽酸盐CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4发光材料，其特征在于：分子式表示为CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4，x、y、z的取值范围为：0≤x≤0.2，0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。
2.一种根据权利要求1所述的的稀土钽酸盐CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4发光材料的熔体法晶体生长方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)、采用Cr2O3、Tm2O3、Ho2O3、Ta2O5作为原料，按如下化合式进行配料，将其充分混合均匀后，获得生长晶体所需的多晶原料：
2)、将配好的多晶原料进行压制和烧结，压制成形生长晶体原料；烧结温度在1500～1600℃之间，烧结时间为10～96小时；或者压制成形后的原料不经额外烧结而直接用作生长晶体原料；
3)、把晶体生长初始原料放入生长坩埚内，通过加热并充分熔化，获得晶体生长初始熔体；然后采用熔体法晶体生长工艺——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进行生长，获得稀土钽酸盐CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4发光材料。
3.根据权利要求2所述的发光材料的熔体法晶体生长方法，其特征在于：所述的步骤1)中的多晶原料的配料中，所用原料Cr2O3、Tm2O3、Ho2O3、Gd2O3、Ta2O5，或采用相应的Cr、Tm、Ho、Gd、Ta的其它化合物代替，原料合成方法包括高温固相反应、液相合成、气相合成方法，但需满足能通过化学反应能最终形成化合物CrxTmyHozGdl-x-y-zTaO4这一条件。
4.根据权利要求2所述的发光材料的熔体法晶体生长方法，其特征在于：所述的步骤3)中的熔体法晶体生长工艺中，采用籽晶定向生长，或者不采用籽晶定向生长；对于采用籽晶定向生长，籽晶为Cr，Tm，Ho：GdTaO4或GdTaO4单晶，籽晶方向为晶体的<100>、<010>或<001>方向，以及其它任意方向。
5.根据权利要求2所述的发光材料的熔体法晶体生长方法，其特征在于：所述的步骤3)中的熔体法晶体生长工艺中，存在组分分凝效应，设所述钽酸钆Cr，Tm，Ho：GdTaO4晶体中某种元素的分凝系数为k，k=0.01-1，则当前述的配料中Cr、Tm、Ho、Gd、Ta的化合式中该元素的化合物的质量为W时，则在配料中应调整为W/k。
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