CN103590110A - 一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，属于激光晶体材料制备技术领域。所述方法包括：在惰性气氛下，分别将含有亚铁离子的掺杂物粉体以及硒化锌晶体放置在反应器高温区和低温区，通过热扩散来制备掺铁硒化锌晶体，进一步地，切割制备的掺铁硒化锌晶体，并使切割的掺铁硒化锌晶体的掺铁面之间进行热键合后，再次进行热扩散。本发明实施例惰性气氛的使用，可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而显著提高低温区的温度，还可作为亚铁离子热扩散的载体，进而提高亚铁离子的掺杂浓度；通过切割掺铁硒化锌晶体，并将掺铁硒化锌晶体掺铁面间进行热键合后进行二次热扩散，进一步提高亚铁离子的掺杂浓度，更利于掺铁硒化锌晶体中亚铁离子的均匀分布。

Description

一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法

技术领域

本发明涉及激光晶体制备技术领域，特别涉及一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法。

背景技术

掺铁硒化锌(Fe²⁺:ZnSe)是一种可以直接泵浦产生中红外(3-5μm)激光输出的红外激光晶体材料，其作为激光器增益介质材料，具有最大声子能量低(250cm-1左右)、荧光寿命长(0.3-100μS)、调谐波段宽(3.9-5.1μm)等优点，在定向红外激光干扰、红外测距、红外医疗、红外光谱、工业检测、环境监测等领域具有良好的应用前景。

目前常采用热扩散掺杂法来制备掺铁硒化锌晶体，具体为：在真空条件（压力≤0.001Pa）下，将硒化亚铁放置在石英安瓿高温区，将硒化锌（ZnSe）晶体放置在石英安瓿低温区，通过高温扩散使硒化亚铁受热蒸发，其中的亚铁离子扩散掺杂进入硒化锌（ZnSe）晶体中，从而制备得到掺铁硒化锌晶体。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术为了防止固态硒化锌晶体的挥发，热扩散温度（尤其是低温区）设置较低，容易使得硒化锌晶体中的原子无法获得足够的能量离开平衡格点，难以产生容纳亚铁离子进入的间隙或空位，从而导致亚铁离子的掺杂浓度（亚铁离子的吸收系数）较低。

发明内容

为了解决现有技术亚铁离子的掺杂浓度较低的问题，本发明实施例提供了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法。所述技术方案如下：

一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，所述掺铁硒化锌激光晶体的制备方法为：在惰性气氛条件下，将含有亚铁离子的掺杂物放置在反应器高温区，将硒化锌晶体放置在反应器低温区，通过热扩散使所述亚铁离子进入所述硒化锌中，制备得到第一掺铁硒化锌激光晶体。

作为优选，切割所述第一掺铁硒化锌激光晶体，并使所述切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的两个掺铁面之间进行热键合，将含有亚铁离子的掺杂物粉体放置在反应器高温区，将所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体放置在反应器低温区，通过二次热扩散使所述亚铁离子进入所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体中，制备得到第二掺铁硒化锌激光晶体。

具体地，对所述切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的两个掺铁面之间进行热键合的条件为：在压力小于等于10Pa的真空环境中，于500～800℃温度下恒温进行至少24个小时。

作为优选，所述含有亚铁离子的掺杂物选自硒化亚铁、硫化亚铁的至少一种。

作为优选，所述反应器为密封的石英管。

作为优选，所述惰性气氛的压力范围为0.05atm～0.95atm。

作为优选，所述高温区的温度控制在1100～1300℃。

作为优选，所述低温区的温度控制在900～1100℃。

作为优选，所述热扩散的时间为7～60天。

作为优选，所述热扩散的温度梯度控制在10～30℃/cm。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，通过在惰性气氛条件下，将高温区的含亚铁离子的掺杂物粉体通过热扩散掺杂到低温区的硒化锌晶中，从而制备得到掺铁硒化锌激光晶体。惰性气氛的使用，不仅可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而可显著提高低温区的温度，还可作为亚铁离子热扩散的载体，利于亚铁离子由高温区向低温区的扩散，从而提高亚铁离子的掺杂浓度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法流程图；

图2是本发明实施例一提供的掺铁硒化锌激光晶体的制备装置结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的掺铁硒化锌激光晶体红外通过谱图。

其中，1含亚铁离子的掺杂物，

      2硒化锌晶体，

      3石英管，

      4刚玉管，

      5加热丝，

      6高温区，

      7低温区。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例通过JB/T9495.3-1999光学晶体透过率测量方法来测量亚铁离子在波长3.0μm处的透过率，并根据所测得的透过率确定掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数（其中本发明实施例将掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数的单位设定为mm^-13μm，即代表亚铁离子在波长为3.0μm处的吸收系数）并且该吸收系数数值的变化即可表示出亚铁离子在掺铁硒化锌激光晶体中掺杂浓度的高低。

实施例1

如附图1所示，本发明实施例提供了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法：在惰性气氛条件下，将含有亚铁离子的掺杂物1（优选硒化亚铁粉体、硫化亚铁粉体中的至少一种，粉体粒径为30目-40目）放置在反应器高温区，将硒化锌晶体2放置在反应器低温区，通过热扩散使所述亚铁离子进入所述硒化锌中，制备得到第一掺铁硒化锌激光晶体。进一步地，将制备的第一掺铁硒化锌激光晶体进行切割（例如，从中间切割等分成2等份），并使所述切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的两个掺铁面之间进行热键合（该热键合的具体操作为：对切割的掺铁硒化锌激光晶体的两个掺铁面进行光学精密加工至平面度小于等于0.1λ633nm，将光学处理后的两个掺铁面之间进行光胶，然后将光胶后的掺铁硒化锌激光晶体进行热键合（即热处理），该两个掺铁面之间的热键合（热处理）在压力小于等于10Pa的真空环境中，于500～800℃温度下恒温进行至少24个小时。）。

本发明实施例提供的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，通过在惰性气氛条件下，将高温区的含亚铁离子的掺杂物粉体通过热扩散掺杂到低温区的硒化锌晶体中，从而制备得到掺铁硒化锌激光晶体。惰性气氛的使用，不仅可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而可显著提高低温区的温度，还可作为亚铁离子热扩散的载体，利于亚铁离子由高温区向低温区的扩散，从而提高亚铁离子的掺杂浓度。

第一掺铁硒化锌激光晶体的两个掺铁面之间热键合完毕，然后在惰性气氛（例如，氩气、氦气）条件下或者真空环境下，将含有亚铁离子的掺杂物1（优选硒化亚铁粉体、硫化亚铁粉体中的至少一种，粉体粒径为30目-40目）放置在反应器高温区，将热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体放置在反应器低温区，通过二次热扩散使所述亚铁离子进入所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体中，制备得到第二掺铁硒化锌激光晶体，来进一步提高其中亚铁离子的掺杂浓度。此外，对第一掺铁硒化锌激光晶体的切割与热键合，避免了亚铁离子在掺铁硒化锌激光晶体中呈现表面高，内部低的缺陷，明显提高了第二掺铁硒化锌晶体中亚铁离子分布的均匀性。本领域技术人员所能理解的是，本发明实施例中第一掺铁硒化锌晶体、第二掺铁硒化锌晶体都是本发明实施例期望得到含高亚铁离子掺杂浓度的掺铁硒化锌晶体。

本领域技术人员可以理解的是，对掺铁硒化锌激光晶体的切割、热键合以及二次热扩散的过程中，所采用的掺铁硒化锌激光晶体不仅可以为本发明实施例提供的第一次热掺杂扩散制备的掺铁硒化锌激光晶体，还可为其他制备方法制备得到的掺铁硒化锌激光晶体或者成品掺铁硒化锌激光晶体。

本发明实施例通过切割掺铁硒化锌激光晶体，并将掺铁硒化锌激光晶体两个掺铁面之间进行热键合后进行二次热扩散，进一步提高了亚铁离子的掺杂浓度，更利于掺铁硒化锌晶体中亚铁离子的均匀分布。

其中，如附图2所示，本发明实施例中反应器为密封的石英管3，如本领域人员所理解的，该反应器还可为可用于热扩散技术的其它常规反应器。在压力范围为0.05atm～0.95atm的惰性气氛中，将含有亚铁离子的掺杂物1放入石英管3中的一端，将硒化锌晶体2放入石英管3中的另一端，并将石英管进行密封，然后将密封的石英管3放置在布有加热丝5的刚玉管4或者电阻炉内（4也可为电阻炉），使放置含有亚铁离子掺杂物1的石英管端和放置硒化锌晶体2的石英管另一端分别位于高温区6和低温区7，使用加热丝5来对石英管3进行加热升温。

热扩散过程中，控制高温区的温度为1100～1300℃，控制低温区的温度为900～1100℃，并分别控制高温区和低温区以50～150℃/h的升温速率进行升温至上述目标温度值后，保持热扩散时间为7～60天，热扩散温度梯度控制在10～30℃/cm。如此高温区的含亚铁离子的掺杂物1受热蒸发，亚铁离子扩散掺杂进入低温区的硒化锌晶体中，其中惰性气氛下，低温区的温度高达1100℃，利于在硒化锌晶片2中形成亚铁离子进入的空位或间隙，使得亚铁离子更容易由高温区向低温区进行扩散，从而可明显提高亚铁离子的掺杂浓度。

热扩散完毕后，分别将高温区和低温区以50～120℃/h的降温速率降温至室温，然后敲碎或切断石英管，取出掺铁硒化锌激光晶体，即完成掺铁硒化锌激光晶体的制备过程。控制降温速率低于升温速率可防止过快的降温速率将缺陷引入掺铁硒化锌激光晶体中。

实施例2：

本发明实施例提供了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，具体操作如下：选用纯度为99.998%的硒化亚铁粉体为扩散掺杂物，以硒化锌晶片（例如，CVD法制得的ZnSe多晶晶片）为基底材料。在惰性气氛下（氩气，压力为0.05atm），将硒化亚铁粉体放入石英管高温区，将硒化锌晶片放入石英管低温区，然后将石英管密封并放入布有加热丝的刚玉管中。热扩散过程中，控制石英管高温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1100℃，控制石英管低温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为900℃。热扩散恒温时间为7天，热扩散温度梯度控制在10～30℃/cm之间，如此以来，高温区的含亚铁离子的掺杂物粉体受热蒸发，亚铁离子扩散掺杂进入低温区的硒化锌晶片，从而制备得到掺铁硒化锌激光晶体。

惰性气氛的使用，不仅可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而可提高低温区的温度至900℃，还可作为亚铁离子热扩散的载体，利于亚铁离子由高温区向低温区的扩散，从而明显提高了亚铁离子的掺杂浓度。

热扩散完毕后，分别将高温区和低温区以50～120℃/h的降温速率进行降温至室温，然后敲碎或切断石英管，取出掺铁硒化锌激光晶体，并测得该掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数为0.35mm^-13μm。然后在同样操作条件下，仅仅改变热扩散过程的石英管内环境为压力≤0.001Pa的真空环境，制备得到并测得第一对比掺铁硒化锌激光晶体，测得该第一对比掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数为0.16mm^-13μm，由此可看出，本发明实施例提供的方法所制备的掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的掺杂浓度明显提高。此外，对该掺铁硒化锌激光晶体进行红外透过实验，如附图3所示，在波长3.0μm附近，本发明实施例提供的掺铁硒化锌激光晶体出现明显的宽带吸收，这说明通过本发明实施例提供的方法制备出了光学性能较好的掺铁硒化锌激光晶体。

实施例3：

本发明实施例提供了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，具体操作如下：

选用纯度为99.998%的硫化亚铁粉体为扩散掺杂物，以硒化锌晶片为基底材料。在惰性气氛下（氩气，压力为0.5atm），将硫化亚铁粉体放入石英管高温区，将硒化锌晶片放入石英管低温区，然后将石英管密封并放入布有加热丝的刚玉管中。热扩散过程中，控制石英管高温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1200℃，控制石英管低温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1000℃。热扩散恒温时间为12天，热扩散温度梯度控制在10～30℃/cm之间，如此以来，高温区的含亚铁离子的掺杂物粉体受热蒸发，亚铁离子扩散掺杂进入低温区的硒化锌晶片，从而制备得到掺铁硒化锌激光晶体。

惰性气氛的使用，不仅可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而可提高低温区的温度至1000℃，还可作为亚铁离子热扩散的载体，利于亚铁离子由高温区向低温区的扩散，从而明显提高了亚铁离子的掺杂浓度。

热扩散完毕后，分别将高温区和低温区以50～120℃/h的降温速率进行降温至室温，然后敲碎或切断石英管，取出掺铁硒化锌激光晶体，并测得该掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数为0.88mm^-13μm，可看出本发明实施例提供的方法所制备的掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的掺杂浓度明显提高。

实施例4：

本发明实施例提供了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，具体操作如下：

选用纯度为99.998%的硒化亚铁粉体为扩散掺杂物，以硒化锌晶片（ZnSe单晶晶片）为基底材料。在惰性气氛下（氦气，压力为0.95atm），将硒化亚铁粉体放入石英管高温区，将硒化锌晶片放入石英管低温区，然后将石英管密封并放入布有加热丝的刚玉管中。热扩散过程中，控制石英管高温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1300℃，控制石英管低温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1100℃。热扩散恒温时间为24天，热扩散温度梯度控制在10～30℃/cm之间，如此以来，高温区的硒化亚铁粉体受热蒸发，亚铁离子扩散掺杂进入低温区的硒化锌晶片，从而制备得到掺铁硒化锌激光晶体。

惰性气氛的使用，不仅可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而可提高低温区的温度至1000℃，还可作为亚铁离子热扩散的载体，利于亚铁离子由高温区向低温区的扩散，从而明显提高了亚铁离子的掺杂浓度。

热扩散完毕后，分别将高温区和低温区以50～120℃/h的降温速率进行降温至室温，然后敲碎或切断石英管，取出掺铁硒化锌激光晶体，并测得该掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数为0.96mm^-13μm，可看出本发明实施例提供的方法所制备的掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的掺杂浓度明显提高。

实施例5：

如附图1所示，本发明实施例提供了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，具体操作如下：

选用纯度为99.998%的硒化亚铁粉体为扩散掺杂物，以硒化锌晶片（ZnSe单晶晶片）为基底材料。在惰性气氛下（氩气，压力为0.05atm），将硒化亚铁粉体放入石英管高温区，将硒化锌晶片放入石英管低温区，然后将石英管密封并放入布有加热丝的刚玉管中。热扩散过程中，控制石英管高温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1100℃，控制石英管低温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为900℃。热扩散恒温时间为3.5天，热扩散温度梯度控制在10～30℃/cm之间，如此以来，高温区的含亚铁离子的掺杂物粉体受热蒸发，亚铁离子扩散掺杂进入低温区的硒化锌晶片，完成第一次热扩散，从而制备得到第一掺铁硒化锌激光晶体。

该过程中，惰性气氛的使用，不仅可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而可提高低温区的温度至900℃，还可作为亚铁离子热扩散的载体，利于亚铁离子由高温区向低温区的扩散，从而明显提高了亚铁离子的掺杂浓度。

第一次热扩散完毕后，分别将高温区和低温区以50～120℃/h的降温速率进行降温至室温，然后敲碎或切断石英管，取出掺铁硒化锌激光晶体，将该第一掺铁硒化锌激光晶体进行平分切割（从中间切割等分成2等份），并使该切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的掺铁面之间进行热键合（热键合具体为：对切割的掺铁硒化锌激光晶体的掺铁面进行光学精密加工至平面度≤0.1λ633nm，将光学加工后的掺铁面之间进行光胶，然后将光胶后的掺铁硒化锌激光晶体进行热键合处理，掺铁面之间的热键合在压力≤10Pa的真空环境中，于800℃温度下恒温进行24个小时。），然后在惰性气氛条件下，将含有硫化亚铁粉体放置在反应器高温区，将热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体放置在反应器低温区，在与第一次热扩散时所用条件相同的情况下，热扩散恒温3.5天，通过二次热扩散使所述亚铁离子进入所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体中，制备得到第二掺铁硒化锌激光晶体，来进一步提高其中亚铁离子的掺杂浓度，此外，对第一掺铁硒化锌激光晶体的切割与热键合，避免了亚铁离子在掺铁硒化锌激光晶体中呈现表面高，内部低的缺陷，明显提高了第二掺铁硒化锌晶体中亚铁离子分布的均匀性。

测得该第二掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数为0.63mm^-13μm，相比相同操作条件下的一次热扩散的本发明实施例2中亚铁离子的吸收系数为0.35mm^-13μm，可看出本发明实施例提供的二次热扩散掺杂的方法所制备的第二掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的掺杂浓度明显提高。

实施例6：

本发明实施例提供了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，具体操作如下：

选用纯度为99.998%的硒化亚铁粉体为扩散掺杂物，以硒化锌晶片为基底材料。在惰性气氛下（氩气，压力为0.95atm），将硒化亚铁粉体放入石英管高温区，将硒化锌晶片放入石英管低温区，然后将石英管密封并放入布有加热丝的刚玉管中。热扩散过程中，控制石英管高温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1300℃，控制石英管低温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1100℃。热扩散恒温时间为12天，热扩散温度梯度控制在10～30℃/cm之间，如此以来，高温区的含亚铁离子的掺杂物粉体受热蒸发，亚铁离子扩散掺杂进入低温区的硒化锌晶片，完成第一次热扩散，从而制备得到第一掺铁硒化锌激光晶体。

该过程中，惰性气氛的使用，不仅可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而可提高低温区的温度至1100℃，还可作为亚铁离子热扩散的载体，利于亚铁离子由高温区向低温区的扩散，从而明显提高了亚铁离子的掺杂浓度。

第一次热扩散完毕后，分别将高温区和低温区以50～120℃/h的降温速率进行降温至室温，然后敲碎或切断石英管，取出第一掺铁硒化锌激光晶体，将该第一掺铁硒化锌激光晶体进行平分切割（从中间切割等分成2等份），并使该切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的掺铁面之间进行热键合（热键合具体为：对切割的掺铁硒化锌激光晶体的掺铁面进行光学精密加工至平面度≤0.1λ633nm，将光学加工后的掺铁面之间进行热键合，掺铁面之间的热键合在压力≤10Pa的真空环境中，于600℃温度下恒温进行48个小时。），然后在惰性气氛条件下，将含有硫化亚铁粉体放置在反应器高温区，将热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体放置在反应器低温区，在与第一次热扩散时所用条件相同的情况下，热扩散恒温12天，通过二次热扩散使所述亚铁离子进入所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体中，制备得到第二掺铁硒化锌激光晶体，来进一步提高其中亚铁离子的掺杂浓度，此外，对第一掺铁硒化锌激光晶体的切割与热键合，避免了亚铁离子在掺铁硒化锌激光晶体中呈现表面高，内部低的缺陷，明显提高了第二掺铁硒化锌晶体中亚铁离子分布的均匀性。

测得该掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数为1.59mm^-13μm，相比同样操作条件下的一次热扩散的本发明实施例4中亚铁离子的吸收系数为0.96mm^-13μm，可看出本发明实施例提供二次热扩散掺杂的方法所制备的第二掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的掺杂浓度明显提高。

实施例7：

如附图1所示，本发明实施例提供了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，具体操作如下：

选用纯度为99.998%的硒化亚铁粉体为扩散掺杂物，以硒化锌晶片为基底材料。在惰性气氛下（氦气，压力为0.6atm），将硒化亚铁粉体放入石英管高温区，将硒化锌晶片放入石英管低温区，然后将石英管密封并放入布有加热丝的刚玉管中。热扩散过程中，控制石英管高温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1200℃，控制石英管低温区以50～150℃/h的升温速率升温至温度为1000℃。热扩散恒温时间为5天，热扩散温度梯度控制在10～30℃/cm之间，如此以来，高温区的含亚铁离子的掺杂物粉体受热蒸发，亚铁离子扩散掺杂进入低温区的硒化锌晶片，完成第一次热扩散，从而制备得到第一掺铁硒化锌激光晶体。

该过程中，惰性气氛的使用，不仅可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而可提高低温区的温度至1000℃，还可作为亚铁离子热扩散的载体，利于亚铁离子由高温区向低温区的扩散，从而明显提高了亚铁离子的掺杂浓度。

第一次热扩散完毕后，分别将高温区和低温区以50～120℃/h的降温速率进行降温至室温，然后敲碎或切断石英管，取出第一掺铁硒化锌激光晶体，将该第一掺铁硒化锌激光晶体进行平分切割（从中间切割等分成2等份），并使该切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的掺铁面之间进行热键合（热键合具体为：对切割的掺铁硒化锌激光晶体的掺铁面进行光学精密加工至平面度≤0.1λ633nm，将光学加工后的掺铁面之间进行热键合，掺铁面之间的热键合在压力≤10Pa的真空环境中，于500℃温度下恒温进行60个小时。），然后在惰性气氛条件下，将含有硫化亚铁粉体放置在反应器高温区，将热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体放置在反应器低温区，在与第一次热扩散时所用条件相同的情况下，热扩散恒温5天，通过二次热扩散使所述亚铁离子进入所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体中，制备得到第二掺铁硒化锌激光晶体，来进一步提高其中亚铁离子的掺杂浓度，此外，对第一掺铁硒化锌激光晶体的切割与热键合，避免了亚铁离子在掺铁硒化锌激光晶体中呈现表面高，内部低的缺陷，明显提高了第二掺铁硒化锌晶体中亚铁离子分布的均匀性。

测得该第二掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数为1.21mm^-13μm。然后在同样操作条件下，仅仅将热扩散过程的石英管内环境改变为压力≤0.001Pa的真空环境，制备得到并测得第二对比掺铁硒化锌激光晶体，测得该第二对比掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数为0.49mm^-13μm，可看出本发明实施例提供二次热扩散掺杂的方法所制备的掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的掺杂浓度明显提高。

如表1所示，对本发明以上实施例所制备的掺铁硒化锌激光晶体中亚铁离子的吸收系数进行比较，可以看出，本发明实施例惰性气氛的使用，可明显提高亚铁离子的掺杂浓度；通过切割掺铁硒化锌晶体，并将掺铁硒化锌晶体掺铁面间进行热键合后进行二次热扩散，更进一步地提高了亚铁离子的掺杂浓度。

表1

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，所述掺铁硒化锌激光晶体的制备方法为：在惰性气氛条件下，将含有亚铁离子的掺杂物放置在反应器高温区，将硒化锌晶体放置在反应器低温区，通过热扩散使所述亚铁离子进入所述硒化锌中，制备得到第一掺铁硒化锌激光晶体。

2.根据权利要求1所述的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，所述掺铁硒化锌激光晶体的制备方法还包括：切割所述第一掺铁硒化锌激光晶体，并使所述切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的两个掺铁面之间进行热键合，将含有亚铁离子的掺杂物粉体放置在反应器高温区，将所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体放置在反应器低温区，通过二次热扩散使所述亚铁离子进入所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体中，制备得到第二掺铁硒化锌激光晶体。

3.根据权利要求2所述的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，对所述切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的两个掺铁面之间进行热键合的条件为：在压力小于等于10Pa的真空环境中，于500～800℃温度下恒温进行至少24个小时。

4.根据权利要求1或2所述的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，所述含有亚铁离子的掺杂物选自硒化亚铁、硫化亚铁的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，所述反应器为密封的石英管。

6.根据权利要求1或2所述的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛的压力范围为0.05atm～0.95atm。

7.根据权利要求1或2所述的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，所述高温区的温度控制在1100～1300℃。

8.根据权利要求1或2所述的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，所述低温区的温度控制在900～1100℃。

9.根据权利要求1或2所述的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，所述热扩散的时间为7～60天。

10.根据权利要求1或2所述的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，其特征在于，所述热扩散的温度梯度控制在10～30℃/cm。

Images