Herstellung von ND: YLF -Rohstoffe nach Schmelzmethode und Untersuchung ihres Kristallwachstums und der Eigenschaften - 01

Forschungshintergrund

LithiumYTtriumFLuorid (Liyf₄, YLF) Kristall hat viele hervorragende Eigenschaften, wie z. B. niedriger Schmelzpunkt, niedrige Phononenergie, kleine thermische Linseneffekt, natürliche Polarisation usw. Es ist ein Lasermatrixmaterial mit ausgezeichneter Leistung. YLF gehört zur tetragonalen Struktur von Scheelit, und die Weltraumgruppe ist i4₁/A. Y³⁺Ionen werden leicht durch andere trivale Seltenerdlumineszenzionen ersetzt (RE³⁺= Nd3+, Yb³⁺, Ähm³⁺, Pr³⁺, CE³⁺, Dy³⁺usw.) um Re: YLF-Laserkristalle ohne Ladungskompensation zu bilden und die Ausgabe in verschiedenen Bändern von Ultraviolett bis mittlerer Infrarot zu erzielen. Unter ihnen ist ND: YLF ein wichtiger Nahinfrarot-Bandlaserkristall, der wichtige Anwendungen in Bezug auf Laserfusion, lasermedizinische Behandlung, Laserverarbeitung und andere Felder aufweist. In den letzten Jahren ist es zu einem der Hot Spots in der Laserkristallforschung geworden.

Es gibt viele Methoden zum Anbau von Fluorid -Laserkristallen, wie die Czochralski -Methode, die Tiegelab des Abstiegsmethode, die Epitaxienmethode und die Zone -Schmelzmethode. In diesen Wachstumsmethoden werden im Handel erhältliche binäre Verbindungen YF3, LIF und Seltenerd Ref3 normalerweise als anfängliche Wachstumsmaterialien verwendet. Da binäre Fluorid Rohstoffe in der Umwelt extrem empfindlich gegenüber Sauerstoff und Feuchtigkeit reagieren, sind sie sehr einfach mit ihnen zu reagieren, um Fluoridoxide mit hohen Schmelzpunkten während der Herstellung von Rohstoffen und Kristallwachstum zu bilden. Während des Kristallwachstums des Czochralski -Verfahrens schweben sie auf der Oberfläche der Re: YLF -Schmelze, was es für den Kristall schwierig macht, normal zu wachsen, und sie sind leicht zu dem Kristall zu wachsen, um Einschlüsse zu bilden, was die Qualität des Kristalls beeinflusst. In den frühen Tagen verwendeten einige Forscher eine Hochtemperatur-Fluorinierungsbehandlung, um Lithium-Yttrium-Fluorid-Polykristallin-Materialien zu synthetisieren. Da es sich jedoch um eine Festphasensynthese handelte, konnte die Reaktion nicht vollständig sein, und es gab Probleme wie kleine einzelne Synthesemenge und HF-Gasverschmutzung. Glücklicherweise ist die YLF -Kristallphase sehr stabil und nicht einfach mit Wasser und Sauerstoff zu reagieren. Daher ist die Entwicklung der Polykristallin-Rohstoffpräparation von Kristallphasen mit hoher Purity Re: YLF einer der Schlüsselfaktoren, um ein qualitativ hochwertiges Kristallwachstum zu erzielen. In den letzten Jahren gab es auch Berichte über die Verwendung hydrothermaler Methoden zur Herstellung von mikro-nanokristallinen Materialien von Fluorid, die die Vorteile einfacher Präparationsmethoden und hoher Kristallphasenreinheit haben und für das Kristallwachstum verwendet werden können. Die Menge der zu einem Zeitpunkt vorbereiteten Rohstoffe ist jedoch gering, was der Massenproduktion nicht förderlich ist. Die Wachstumsatmosphäre ist ein wichtiger Faktor, der das Wachstum der Kristalle der YLF -Serie beeinflusst. In frühen Studien Gase wie AR und N₂wurden als Kristallwachstumatmosphären verwendet, aber aufgrund des Vorhandenseins von Fluoriden oder Fluoridoxiden in den verwendeten Rohstoffen sowie der Spurenmengen von O₂und Feuchtigkeit, die im Ofen verbleiben, war das Problem schwimmender Objekte schwer zu überwinden. Die Verwendung von HF -Gas kann die Bildung schwimmender Objekte effektiv überwinden, ist jedoch für das Kristallwachstumssystem sehr ätzend. Kürzlich vgl₄Gas oder ein gemischtes Gas von AR und vgl.₄Mit weniger Korrosivität wurde als Wachstumatmosphäre eingesetzt, aber es gibt immer noch ein Problem der Schädigung der Hilfsgeräte wie dem Vakuumsystem des Einkristallofens, das dem stabilen Wachstum von Kristallen und der Kostensenkung nicht förderlich ist.

Diese Studie verwendete ein innovativ gestaltetes, fast geschlossenes Schmelzgerät, kombiniert mit Hochtemperatur-Schmelz- und schwimmender Objekt Salvage-Technologie, um die vollständige Schmelzreaktion von Rohstoffen und die vollständige Salvage von schwimmenden Objekten zu erzielen und hochpurige ND: YLF-Kristallphasen-Polykristall Rohstoffe zu erhalten. und führte das Kristallwachstum in einer hochpurigen AR-Atmosphäre durch, um vollständige Kristalle zu erhalten. Der Segregationskoeffizient von ND³⁺Ionen im Kristall wurden getestet, und die Röntgenpulver-Beugungsanalyse (XRD), die Röntgen-Schaukelkurve (XRC), das Absorptionsspektrum und das Fluoreszenzspektrum wurden charakterisiert und analysiert. Diese Studie bietet einen neuen Weg, um das Wachstum hochwertiger und kostengünstiger Yttrium-Lithium-Fluorid-Serienkristalle zu erreichen.