專利名稱:雙摻鈮酸鋰晶體的制作方法
雙摻鈮酸鋰晶體fe^領(lǐng)域本發(fā)明屬于非線性光學(xué)晶微術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
鈮酸鋰晶體是一種多功能,多用途的光電材料。光折變安M是鈮酸鋰晶體的一個(gè)重 要特性,它開(kāi)拓了晶 三維光全息存儲(chǔ)、光放大、信息處理等方面的應(yīng)用。^fg酸鋰晶體是 三維光折變?nèi)⒋鎯?chǔ)的首選材料之一,但它存在明顯的缺點(diǎn)即響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),抗光艦?zāi)芰Σ睢?br>
在前期的研究中,我們發(fā)現(xiàn)在ft^,晶體中對(duì)錢(qián)離光折變離子,如Mg+、 Zn2+、 In3+,能 有效i鵬高鈮酸鋰晶體的光折變性醋"。但題些觀,酸鋰晶體還存在一些不足,如摻雜閾值濃 度高,W^C鄰縣數(shù)不等于1, ^x佳生長(zhǎng)出高光學(xué)品質(zhì)的晶體。
我們離的研究發(fā)現(xiàn),鉿鐵觀繊,晶體比± 鄉(xiāng)酸鋰晶粘光折變性會(huì)讓有了很好 的改善,在皿高衍射效率的情況下,響應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步縮短,靈,進(jìn)一步提高,且摻雜閾值濃 度也有所斷氐[2]。但是無(wú)論是晶體的光學(xué)質(zhì)sa是光折變性能,f^^tfg酸鋰晶體還不夠理想。
因此,尋找誠(chéng)的摻雜離子以提高鈮酸鋰晶體的光折變性能,對(duì)iSSH維體全息存儲(chǔ)的應(yīng)用是十 分觀的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的戰(zhàn)不足,鵬一種鋯鎮(zhèn)雙摻鈮酸鋰晶體。它
具有光折變響頓度快、靈敏高,摻雜閾值低,晶體光學(xué)質(zhì):SJ子的優(yōu)點(diǎn),是一種理想的三維全
息存儲(chǔ)材料。
本發(fā)明鵬的鋯錢(qián)觀t!S酸鋰晶體,是在鈮,晶體中同附參入鐵離子Fe3+和鋯離子Zr4+, 其中Fe203的摻雜范圍是0.01~0.05 wt%, ZtO2的摻入量范圍是0.4~6.0 mol%。
f^^辨尼,晶體的第恪是用提拉法生長(zhǎng)。
本發(fā)明具體鄉(xiāng)步驟
(1) 稱取計(jì)離成的金屬元素Li2C03 、 NbzOs 、 FezOs 、 ZrOz ,其中,F(xiàn)e203為0.01~0.05 wt%, ZrO2為O.W.O mol%,在150°C下恒溫2小時(shí)將粉料烘干,然后在混料禾/Lh充分混合24小時(shí),在 850°C恒溫2~6小時(shí),使Li2C03充分分解,在1100°C煅燒2~8小時(shí)艦摻織,粉料。
(2) 將該粉料壓實(shí),放于白金柑堝內(nèi),用中頻爐加熱,Czochralski提拉法沿c軸方向按J維、 鵬、等徑、鵬等過(guò)程生做慘鈮,晶體,J魏l 3mm,繊l(M4rpm,氣液驢20。C, 熔體內(nèi),梯度1.5 3.0。C/mm,熔體上方溫梯為1.0 2.0。C/mm。
(3) 生長(zhǎng)后的晶f枯1200°C單疇化、退火,經(jīng)定向、切害ij、磨拋等工序,可得鋯鐵雙J繊酸
鋰晶體樣品。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及鄉(xiāng)本發(fā)明離的m^fl,晶條有摻雜閾值低,光折變性能優(yōu)異, 易生長(zhǎng)靴點(diǎn)。鋯離子在鈮,晶體中的摻雜閾值鵬僅為2moP/。,且鄰縣i^fi于1.0,易于 生長(zhǎng)高品質(zhì)的晶體。微觀繊,晶條保持較高的衍射效率的同時(shí),響應(yīng)時(shí)間比摻鐵鈮M 晶體縮短了 2個(gè)識(shí),可比^M繊鵬晶體J^Wfi 1個(gè)M,比I&^^,M晶體縮短5 倍;靈鵬比f(wàn)^X 魏,晶鵬高了2 3倍。
本發(fā)明鵬的鋯微t繊,晶體,具有優(yōu)于其它雙摻(如纖、銦鐵、鋅鐵、f微)鈮酸 鋰晶體光折變性能的特點(diǎn),掃維體全息存儲(chǔ)方面具有巨大的市場(chǎng)細(xì)前景。
具體實(shí)lfe^;l
實(shí)施例1:
稱取1 mol。/。的Zr02、 0.03 wt。/。的Fe2C)3和[Li2C03]/[Nb205] = 0.94的料。在150°C下恒溫2小 時(shí)將粉料烘干,然后在混料ai:充分混合24小時(shí),在850。C恒溫3小時(shí),使1^20)3充分分解,在 H00。C煅燒4小時(shí)成雙摻, 粉料。(2)將該粉料壓實(shí),放于白金坩堝內(nèi),用中頻爐加熱, Czochralski提拉法沿c軸方向按鵬、鵬、^g、鵬等過(guò)程生頓摻鈮MI里晶體,腿1腿, 織10ipm,氣液鹺20。C,熔體內(nèi)鵬梯度2.0°(:/腿,熔體上方溫梯為1.5°C/mm。 (3)生長(zhǎng)后 的晶條1200。C單靴、退火,經(jīng)定向、切割、磨拋等Xm,可得鋯^^繊,晶蹄品。通 過(guò)全息法檢測(cè)(波長(zhǎng)532nm),該晶體的光折變衍射效率為26.7%, 口向應(yīng)時(shí)間為2,2s,靈驗(yàn)超ij 13.67 cm/J。
實(shí)施例2:
稱取3 mol。/。的Zr02、 0.02 wt。/。的FejC^和[1^2(:03]/[>^205] = 0.95的料。在150°C下恒溫2小 時(shí)將粉料烘干,然后在混料IHJ:充分混合24小時(shí),在850。C恒溫4小時(shí),使Li2C03充分分解,在 U00。C鵬6小時(shí)艦摻雑,粉料。(2)將該粉料壓實(shí),放于白金坩堝內(nèi),用中頻爐加熱, Czochralski提拉法沿c軸方向按繊、鵬、難、iBcM等過(guò)程生頓^f尼,晶體,牛魏1.5 mm, 織12rpm,氣液^M20。C,熔體內(nèi)鵬梯度1.5°C/mm,熔體上方溫梯為1.0°C/mm。 (3)生長(zhǎng)后 的晶條1200°(:單疇化、退火,經(jīng)定向、切割、磨拋等xm可得鋯^5^fg,晶雜品。通 過(guò)全息法檢測(cè)(波長(zhǎng)532nm),該晶體的光折變衍射效率為32.7%,響應(yīng)時(shí)間為1.8s,靈驗(yàn)超lj 13.46 cm/J。
實(shí)施例3:
稱取5mol。/。的Zr02、 0.03 wf/。的Fe2C)3和[Li2C03]/[Nb20s] = 0.96的料。在150。C下恒溫2小 時(shí)將粉料烘干,然后在混料aJ:充分混合24小時(shí),在850。C恒溫6小時(shí),使1^2(:03充分懶#,在 U00。C鵬8小時(shí)成雙摻^g,粉料。(2)將該粉料壓實(shí),放于白金柑堝內(nèi),用中頻爐加熱, Czochralski提拉法沿c軸方向按離、方爐、等徑、鵬等過(guò)程生頓^fg離晶體,艦2,5mm, 12rpm,氣液MM20。C,熔體內(nèi),梯度2.5°C/mm,熔體上^"溫梯為2.0°C/mm。 (3)生長(zhǎng)后 的晶條1200。C單疇化、退火,經(jīng)定向、切割、磨拋等Xm,可得m^摻鈮,晶儲(chǔ)品。通 過(guò)全息法檢測(cè)(波長(zhǎng)532nm),該晶體的光折變衍射效率為42.2%,響應(yīng)時(shí)間為2.23,靈鵬超lj 12.61 cm/J。
以JlH個(gè)實(shí)例證明本發(fā)明的微鈮離晶體是一種光折變性能優(yōu)異的三維體全息存儲(chǔ)材料。
參考文獻(xiàn)孑L勇發(fā),許京軍,李冠告,# ,張國(guó)權(quán),黃暉,黃自恒,陳紹林,張光寅,觀,勝里晶體,
專利號(hào)ZL00121092.0。 Shuqi Li, Shiguo Liu^ Yongfa Kong, Jingjun Xa Guangyin Zhang, Enhanced photorefractive properties ofLiNb03:Fe crystals by Hf02cO"doping,Appl.Phys. Lett" 89 (2006) 101126 。
權(quán)利要求
1、一種雙摻鈮酸鋰晶體,其特征在于該晶體中同時(shí)摻入鐵和鋯,其化學(xué)式可表示為L(zhǎng)iNb03:Fe,Zr,其中Fe2O3的摻雜范圍是0.01~0.05wt%,ZrO2的摻雜范圍是0.4~6.0mol%。
2、 權(quán)利要求l附兌的觀tKgMli晶體的制備方法,賺征在于它包括下述步驟(1 )稱取iti^賊鍋元素的Li2C03、Nb205、 Fe203以及ZrOz,其中,F(xiàn)e2()3為0.01~0.05 wt%, 加2為0.4^6.0 mol%,在150'C下恒溫2小時(shí)將粉料烘干,充分混合24小時(shí),在850 。C恒溫2~6小時(shí),使Li2C03分解,在110(TC'j:鵬2 8小日射尋至i藤繊,粉料;(2) 將粉料壓實(shí)放于白金坩堝中,用中頻爐加熱,Czochralski提拉法沿c軸方向按鵬、放肩、等徑、鵬即可得至U雙鄉(xiāng)離晶體,其中,腿l 3mm,織l(M4rpm,氣 液驢20。C,熔體內(nèi)鵬梯度1.5~3.0°C/mm,熔體上方鵬梯度為1.0~2.0°C/mm;(3) 將晶條12(XTC輛化、退火,經(jīng)定向、切割、磨拋等ID^,可得到微雙t繊,晶
3、 權(quán)利要求l附兌的觀對(duì)尼,晶體,細(xì)于三維體全息存儲(chǔ)材料。
全文摘要
一種雙摻鈮酸鋰晶體,本發(fā)明屬非線性光學(xué)晶體領(lǐng)域。其化學(xué)式可表示為L(zhǎng)iNbO<sub>3</sub>∶Fe,Zr,其中Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的摻雜范圍是0.01~0.05wt%,ZrO<sub>2</sub>的摻雜范圍是0.4~6.0mol%。本發(fā)明將抗光折變摻雜離子Zr<sup>4+</sup>和光折變離子Fe<sup>3+</sup>共同摻入鈮酸鋰晶體中,具有摻雜閾值低,易于生長(zhǎng)出高品質(zhì)晶體的特點(diǎn),且晶體具有優(yōu)異的光折變性能,其光折變響應(yīng)時(shí)間比摻鐵鈮酸鋰晶體縮短兩個(gè)量級(jí),比鎂鐵雙摻鈮酸鋰晶體減少近1個(gè)量級(jí),比鉿鐵雙摻鈮酸鋰晶體縮短了五倍;光折變靈敏度比鉿鐵雙摻鈮酸鋰晶體提高了2~3倍。本發(fā)明之鋯鐵鈮酸鋰晶體,具有優(yōu)于其它雙摻(如鎂鐵、銦鐵、鋅鐵、鉿鐵等)鈮酸鋰晶體光折變性能的特點(diǎn),因此在三維體全息存儲(chǔ)的應(yīng)用上具有巨大的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)G02F1/35GK101169569SQ200710150590
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者劉士國(guó), 吳勝青, 孔勇發(fā), 玲 張, 許京軍, 陳紹林, 黃自恒 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)