CS253997B1 - Způsob pěstování monokrystalů hlinitanů yttria nebo/a lantanidů s perovskitovou strukturou - Google Patents

Abstract

Způsob pěstování monokrystalů hlinitanů yttria nebo/a lantanidů s perovskitovou strukturou, umožňující získání jakostního materiálu zejména pro výrobu laserových tyčí, čehož se dosahuje tím, že se pěstují z taveniny, obsahující na každý gramiont yttria nebo/a lantanidů li 0,05 gramiontu hliníku ve vakuu o tlaku zbytkových plynů nejvýše 0,01 Pa, načež se zahřívají ve vakuu o tlaku zbytkových plynů nejvýše 0,01 Pa při teplotě 1450 až 1800 °C po dobu 2 až 30 hodin.

Description

Vynález se týká způsobu pěstování monokrystalů hlinitanů yttria nehoň lantanidů s perovskitovou strukturou bez příměsí molybdenu, wolframu a dalších prvků přechodných ion tů.

Monokrystaly hlinitanů yttria nebo/a lantanidů s provskitovou strukturou vynikají význačnými luminiscenčními vlastnostmi. Některé z nich mají, s ohledem na spektrální vlastnosti, jako jsou absorpce a doba života luminiscence, mechanické a tepelné vlastnosti, význam jako perspektivní laserové materiály. V praxi se zatím však perovskity jako aktivní laserové materiály příliš neosvědčily, a to z toho důvodu,že jsou náchylné k tvorbě dvojčat, šlír a jiných strukturních a optických poruch a dále k tvorbě barevných center, vznikajících pzařováním monokrystalu světlem xenonové výbojky. Tato barevná centra mají mimořádně negativní vliv na laserovou funkci a jejich vznik je podmíněn kombinací i jen nepatrných množství některých iontů přechodných prvků jako je železo a hydroxilových iontů nebo pouze přítomností jiných iontů, například molybdenu ve vyšším valenčním stavu.

Oba uvedené nedostatky lze odstranit způsobem pěstování monokrystalů hlinitanů yttria nebo/a lantanidů s perovskitovou strukturou, jehož podstata spočívá v tom, že monokrystaly se pěstují z taveniny oxidů, obsahujících na každý graffliont yttria nebo/a lantanidů 1 + 0,05 gramiontu hliníku ve vakuu za tlaku zbytkový plynů nejvýše 0,01 Pa, na2

283 997 čež se zahřívají ve vakuu o tlaku zbytkových plynů nejvýše 0,01 Pa při teplotě 1450 až 1800 °C po dobu 2 až 30 h.

Pěstováním ve stakuu se docílí růstu strukturně dokonalého a zároveň relativně chemicky velmi čistého monokrystalů , který však obsahuje mírný nadbytek kovových iontů a má proto lehký hnědý odstín, především v osové Částí. Největší část přebytku kovových iontů se odstraní následujícím zahříváním ve vakuu, a to i bez předchozího ochlazení přímo po ukončení pěstování v pěstovacím zařízení. Takto upravený monokrystal lze případně dále zahřívat v suché, kyslík obsahující atmosféře bez nebezpečí tvorby barevných center, což může mít význam pro úpravu celkového valenčního stavu některých lantanidů, například terbia nebo europia a při tepelné úpravě povrchů hotových výrobků, například laserových tyčí.

Způsobem podle vynálezu lze tak pěstovat zejména monokrystaly hlinitoyttritého nebo hlinitolantanitého perovskitu aktivované ionty neodymu pro lasery stejně jako monokrys tály aktivované ionty dalších lantanidů prosté nežádoucích iontů přechodných prvků.

Příklad 1

Z taveniny o složení 49,25 mol.% oxidu yttritého,

0,8 mol.% oxidu neodymitého a 49,95 mol.% oxidu hlinitého Asažené ve wolframovém kelémku o objemu 250 ml byly ve vakuu o tlaku zbytkových plynů 3x10“^ Pa pěstovány monokrystaly yttritohlinitého perovskitu s obsahem neodymu o složení Υθ ^QgNdQ _O11A1O^ o průměru 22 mm a délce 95 mra. Po vypěstování byl monokrystal nadále zahříván 25 h přímo v pěstovací® zařízení tak, že na spodní části byla naměřena teplota 1780 °C a v horní části teplota 1520 °C< Po ochlazení byl monokrystal zpracován na laserové tyče o průměru 5 mm a délce 75 mm, které byly zkoušeny v pulsním laseru vybaveném xenonovou výbojkou, postříbřeným reflektorem a výstupním zrcadlem o reflektivitě 25% pro vlnovou délku 1060 + 20 nm. Při čerpání 60 J činila výstupní energie

253 997

800 mJ. Laserové tyče zhotovené z monokrystalu bezprostředně ochlazovaného po pěstování, kdy během prvé hodiny poklesla teplota monokrystalů pod 1400 °C vykazovaly za stejným podmínek u z nich zhotovených laserových tyčí výstupní energii pouze 310 mJ.

Příklad 2

V molybdenovém kelímku o objemu 300 ml byla ve vakuu o tlaku zbytkových plynů 8x10“^ Pa tavenina směsi oxidů o složení 49,32 mol.% oxidu lantanitého, 0,6 mol.% oxidu neodymitého a 50,08 mél.% oxidu hlinitého. Z taveniny byly vypěstovány monokrystaly o složení La_Q 935¹¾ θ^ΑΙΟ^ o délce 90 mm. Z monokrystalů byly nařezány hranolky o rozměrech 6 x 6 x 80 mm, které byly zahřívány ve vakuu o tlaku zbytkových plynů 5x10“^ Pa po dobu 6 h při teplotě 1720 °C.

Z hranolků byly zhotoveny laserové tyče stejných rozměrů jako v příkladu 4 a zkoušeny stejným způsobem jako v příkladu 1. Výstupní energie činila 985 mJ. Laserové tyče zhotovené z hranolků, které nebyly dále zahřívány vykazovaly výstupní energii toliko 420 mJ.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob pěstování monokrystalů hlinitanů yttria nebo/a lantanidů s perovskitovou strukturou, vyznačený tím, že monokrystaly se pěstují z taveniny, obsahující na každý gram· iont yttria nebo/a lantanidů 1 + 0,05 gramiontu hliníku ve vakuu o tlaku zbytkových plynů nevýše 0,01 Pa, načež se zahřívají ve vakuu o tlaku zbytkových plynů nejvýše 0,01 Pa při teplotě 1450 až 1800 °C po dobu 2 až 30 hodin.