RU2255151C2 - Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания - Google Patents

Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания Download PDF

Info

Publication number
RU2255151C2
RU2255151C2 RU2002132634/15A RU2002132634A RU2255151C2 RU 2255151 C2 RU2255151 C2 RU 2255151C2 RU 2002132634/15 A RU2002132634/15 A RU 2002132634/15A RU 2002132634 A RU2002132634 A RU 2002132634A RU 2255151 C2 RU2255151 C2 RU 2255151C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
triple
chalcogenide
monocrystal
ligate
crystal
Prior art date
Application number
RU2002132634/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002132634A (ru
Inventor
П.Г. Криницын (RU)
П.Г. Криницын
Л.И. Исаенко (RU)
Л.И. Исаенко
С.И. Лобанов (RU)
С.И. Лобанов
А.П. Елисеев (RU)
А.П. Елисеев
А.А. Меркулов (RU)
А.А. Меркулов
Original Assignee
Институт минералогии и петрографии Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН (ИМП ОИГГМ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт минералогии и петрографии Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН (ИМП ОИГГМ СО РАН) filed Critical Институт минералогии и петрографии Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН (ИМП ОИГГМ СО РАН)
Priority to RU2002132634/15A priority Critical patent/RU2255151C2/ru
Publication of RU2002132634A publication Critical patent/RU2002132634A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2255151C2 publication Critical patent/RU2255151C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к кристаллам тройных халькогенидов, предназначенных к применению в квантовой электронике и оптоэлектронике. Сущность изобретения: тройной халькогенидный монокристалл характеризуется тем, что имеет химическую формулу LiGaTe2, пространственную группу I42d тетрагональной симметрии, параметры решетки а=6,338Å, с=11,704Å, объем элементарной ячейки V=470,1Å, координационное число Z=16, плотность 4,689 г/см3 и выращен методом Бриджмена-Стокбаргера с предварительным синтезом соединения из элементарных компонентов Li, Ga, Те. Монокристалл LiGaTe2 способен к преобразованию лазерного излучения в ИК-области спектра от длины волны не менее 520 нм и до 20 мкм. Создан новый литийсодержащий тройной халькогенидный монокристалл, пригодный для использования в оптике среднего ИК-диапазона. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к кристаллам тройных халькогенидов, предназначенных к применению в квантовой электронике и оптоэлектронике, в частности для работы в ИК-диапазоне.
Кристаллы халькогенидов являются перспективными нелинейно-оптическими материалами для среднего инфракрасного диапазона. В настоящее время наиболее широкое распространение в качестве материалов для преобразования лазерного излучения в среднем ИК-диапазоне находят такие тройные халькогениды, как тиогаллат серебра AgGaS2, селеногаллат серебра AgGaSe2 и тиогаллат ртути HgGa2S4 (см., например, Fan Y.X., Eckardt R.L., Byer R.K. and etc. Appl. Phys. Lett, 45, 1984, 313; Eckardt R.L., Fan Y.X., Byer R.K. and etc. Appl. Phys. Lett, 49, 1986, 608). Недостатками этих материалов являются: во-первых, большое двухфотонное поглощение, что неизбежно ухудшает эффективность преобразования лазерного излучения, во-вторых, для AgGaS2 характерна сильная анизотропия теплового расширения и низкая теплопроводность, что не позволяет использовать материал при больших мощностях излучения и в AgGaSe2 и HgGa2S4, несмотря на достаточно высокую эффективность преобразования, рабочий диапазон длин волн смещен дальше в ИК-область, что также сокращает возможность их применения.
В работе, Shunemann P.O., Setzler S.D., Pollak T.M. and etc. Crystal growth and properties of AgGaTe2, Journal of Crystal Growth, 2000, 211, p.242-246 (прототип), показано усиление нелинейных свойств тройных халькогенидов в ряду AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, что приводит к возрастанию способности кристаллов к преобразованию лазерных излучений. Авторы изобретения на примере кристаллов LilnS2 и LilnSe2 показали, что замена в тройном халькогениде атома серебра на атом лития обеспечивает увеличение ширины запрещенной зоны материала, то есть к сдвигу края пропускания в видимую область (Isaenko L., Yelisseyev A, Lobanov S., Petrov V., Rotermund F., Slekys G., Zondy J.-J. LilnSe2: A biaxial ternary chalcogenide crystal for nonlinear optical application in the midinfrared - Journal of Applied Physics, 2002, v.91. No. 12, p.9475-80).
На основании данных представлений решена задача - создание нового литий-содержащего тройного халькогенидного монокристалла, пригодного для использования в оптике среднего ИК–диапазона.
Созданный монокристалл характеризуется тем, что имеет химическую формулу LiGaTe2 (LGTe), пространственную группу I42d тетрагональной симметрии, параметры решетки а=6,338Å, с=11,704Å, объем элементарной ячейки V=470,1Å, координационное число Z=16, плотность 4,689 г/см3. Температура плавления Тпл.=675+5°С. Структура монокристалла LiGaTe2 формируется с образованием тетрапор. Ближайшее к тетрапорам атомное окружение неоднородно. Иначе говоря, катионы вдоль оси z расположены неравномерно по отношению к тетрапорам, отсутствует центр инверсии. Такая структурная анизотропия обусловливает нелинейные свойства LiGaTe2.
Монокристалл LGTe способен к преобразованию лазерного излучения в ИК-области спектра от длины волны не менее 520 нм и до 20 мкм, при этом ширина запрещенной зоны (Eg) LiGaTe2 составляет 2,25 эв при Т=300 К, а у известного AgGaTe2 - 1,3 эв. Кроме того, замена в тройном халькогениде атома серебра на атом лития обеспечивает увеличение теплопроводности и, следовательно, уменьшение потери в результате двуфотонного поглощения, что обеспечивает повышение лучевой прочности, уменьшает анизотропию температурного расширения вдоль трех основных кристаллографических направлений, что снимает проблемы в процессе осуществления просветляющих покрытий на оптические поверхности кристалла, что существенно снижает потери выходной мощности при получении генерации.
Монокристалл LGTe выращен методом Бриджмена - Стокбаргера с предварительным синтезом соединения из элементарных компонентов Li, Ga, Те.
На фиг.1 представлена кристаллическая структура монокристалла LiGaTe2.
На фиг.2 изображен спектр пропускания образца LiGaTe2
Соединение LGTe образуется в результате химического взаимодействия между элементарными исходными компонентами при высокой температуре по реакции: Li+Ga+2Те=LiGаТе2.
Для получения монокристаллического образца LiGaTe2 используют исходные элементарные компоненты: литий марки ОСЧ массой 0,520 г, теллур марки ОСЧ массой 21,100 г и галлий квалификации 5N массой 5,220 г. Взвешивание проводится с точностью 0,004 г. Исходные компоненты помещают в графитовый тигель, а тигель в кварцевую ампулу. Ампулу откачивают на вакуумной установке до остаточного давления 10-2-10-3 мм рт. ст., после чего отпаивают. Сплавление компонентов проводят в печи, прогретой до 800°С. Ампулу постепенно вдвигают в прогретую лечь и выдерживают в ней в течение 2 часов, после чего печь выключают. Ампулу с контейнером ставят в двухзонную печь сопротивления, управляемую регуляторами температуры ВРТ-2. Выращивание кристаллов проводят по методу Бриджмена-Стокбаргера. Печь нагревают, доводя шихту до плавления. Температуру верхней зоны поддерживают на 80-180°С выше температуры нижней зоны, обеспечивая температурный градиент 1-2°С/мм. Перемещение ампулы составляло 2-10 мм в сутки. Получены монокристаллические блоки LiGaTe2 массой до 20 г.

Claims (3)

1. Тройной халькогенидный монокристалл, характеризующийся тем, что имеет химическую формулу LiGaTe2, пространственную группу I42d тетрагональной симметрии, параметры решетки а=6,338 Å, с=11,704 Å, объем элементарной ячейки V=470,1 Å, координационное число Z=16, плотность 4,689 г/см3.
2. Монокристалл по п.1, отличающийся тем, что монокристалл LiGaTe2 способен к преобразованию лазерного излучения в ИК области спектра от длины волны не менее 520 нм и до 20 мкм.
3. Способ выращивания монокристалла тройного халькогенида формулы LiGaTe2, заключающийся в том, что указанный кристалл выращивают методом Бриджмена-Стокбаргера с предварительным синтезом соединения из элементарных компонентов Li, Ga, Те.
RU2002132634/15A 2002-12-04 2002-12-04 Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания RU2255151C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002132634/15A RU2255151C2 (ru) 2002-12-04 2002-12-04 Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002132634/15A RU2255151C2 (ru) 2002-12-04 2002-12-04 Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002132634A RU2002132634A (ru) 2004-06-10
RU2255151C2 true RU2255151C2 (ru) 2005-06-27

Family

ID=35836886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002132634/15A RU2255151C2 (ru) 2002-12-04 2002-12-04 Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2255151C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105714375A (zh) * 2016-04-20 2016-06-29 黑龙江工程学院 一种含Li的I-III-VI2型中远红外多晶的合成方法
CN114457427A (zh) * 2022-02-17 2022-05-10 中国科学院新疆理化技术研究所 硒镓锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHUNEMANN P.G. et al. Crystal growth and properties of AgGaTe 2 . "Journal of Crystal Growth", 2000, 211(1-4), 242-246. OHMER M.C. et al. Infrared properties of AgGaTe 2 , a nonliner optical chalcopyrite semiconductor. "Journal of Applied Physics", 1999, 86, N1, 94-99. Kuriyma К. et al. Single-crystal growth and characterization of LiGaSe2. "Journal of Applied Physics", 1981, 52, N70, 6441-6443. ГУСЕЙНОВ Д.Т. и др. Некоторые электрические и фотоэлектрические свойства монокристаллов AgGaTe2. "Некотор. вопр. эксперим. и теор. физ." Баку, 1977, 98-101. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105714375A (zh) * 2016-04-20 2016-06-29 黑龙江工程学院 一种含Li的I-III-VI2型中远红外多晶的合成方法
CN105714375B (zh) * 2016-04-20 2017-12-15 黑龙江工程学院 一种Li‑III‑VI2型中远红外多晶的合成方法
CN114457427A (zh) * 2022-02-17 2022-05-10 中国科学院新疆理化技术研究所 硒镓锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schunemann et al. Ultralow gradient HGF-grown ZnGeP2 and CdGeAs2 and their optical properties
Isaenko et al. LiInSe 2: A biaxial ternary chalcogenide crystal for nonlinear optical applications in the midinfrared
Feigelson et al. Recent developments in the growth of chalcopyrite crystals for nonlinear infrared applications
Kumar et al. Recent advances in rare earth-based borate single crystals: Potential materials for nonlinear optical and laser applications
US9715160B2 (en) Barium tetraborate compound and barium tetraborate non-linear optical crystal, and preparation method and use thereof
Ye et al. Recent advances in crystal growth in China: Laser, nonlinear optical, and ferroelectric crystals
US6391229B1 (en) Borate crystal, growth method of the same and laser equipment using the same
US10626519B2 (en) Lead oxychloride, infrared nonlinear optical crystal, and preparation method thereof
Yelisseyev et al. The optical properties of the nonlinear crystal BaGa4Se7
Wang et al. Modified Bridgman growth and properties of mid-infrared LiInSe2 crystal
CN105506743A (zh) 一种Li6Cd5Sn4Se16非线性光学晶体及其制法和用途
RU2763463C1 (ru) Нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов и способ его получения
RU2344208C1 (ru) Нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов
Zhao et al. Growth and characterization of ZnGeP2 single crystals by the modified Bridgman method
Hu et al. Large-size high-quality CdSe-OPO component for far IR laser output prepared by directional crystal growth technique
Singh et al. Growth and characterization of gallium selenide crystals for far-infrared conversion applications
RU2255151C2 (ru) Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания
Krauss et al. Growth and characterization of CdAl2S4 and CdAl2Se4 single crystals
RU2699639C1 (ru) Нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов общей формулы LiGaxIn1-xTe2 и способ его получения
CN114507901B (zh) 包含铌酸钾钠单晶的非线性光学器件
Wang et al. Growth and properties of KBe2BO3F2 crystal
JPH09328395A (ja) セシウム・リチウム・ボレート系結晶
Magesh et al. Investigation of structural and optical properties in LiInS2 single crystal grown by Bridgman-Stockbarger method for mid IR laser application
Yogo et al. Synthesis of β-BaB 2 O 4 thin films from a metallorganic precursor
CN109763169B (zh) 硼酸钾镥非线性光学晶体及其制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051205

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20081227

PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171205