[發明專利]摻雜ⅡA族稀土氧化物發光材料及其熔體法生長方法

無效

• 申請號: 201010588504.1
• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號: CN102127437A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 張慶禮;殷紹唐;孫敦陸;寧凱杰;劉文鵬;羅建喬
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78;C30B29/16;C30B11/00;C30B15/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及發光材料和晶體生長領域，稀土Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb摻雜，或非稀土Bi、Ti、Cr摻雜的IIA族稀土氧化物發光材料，以及它們的熔體法晶體生長方法。

技術背景

探索新型優性能激光材料、閃爍體材料是當前固體激光技術、核物理、核醫學、激光醫學等領域的重要課題。

在全固態激光技術領域，常希望激光基質有多個發光中心，這樣有利于加寬發光材料的吸收和發射光譜寬度。由于作為泵浦源的激光二極管(LD)的激光存在數納米的光譜寬度，同時，LD會因為工作溫度的變化發射波長發生漂移。因此，寬的吸收光譜寬度對于提高泵浦效率、減小激光輸出穩定性對泵浦源溫度調控的依賴。在超短脈沖激光和可調諧激光領域，加寬的發射光譜寬度有利于獲得更短的超短脈沖寬度和更寬調諧范圍的激光基質。在稀土及其Ti、Cr、Bi激活的IIA族稀土氧化物ARE₂O₄、A₄RE₂O₇、A₃RE₄O₉(A為IIA組元素，RE為稀土元素Sc、Y、La、Gd、Lu)發光材料中，由于RE離子存在兩種以上的格位，摻雜離子會取代這兩種格位，形成兩種發光中心；另外，摻雜激活離子也會取代IIA族元素所占據的格位。因此，這類發光材料具有兩種或兩種以上的發光中心，從而導致發光和吸收光譜的加寬，有利于獲得超短脈沖激光，也有利于獲得更寬范圍的調諧激光。同時，多個發光中心會導致多個光發射波長，通過差頻等方式有望獲的結構緊湊、高效的中紅外激光，通過倍頻等方式有望獲得可見和紫外波段的多波長激光，在光電對抗、光通訊、氣體檢測等領域有重要的應用前景。

在核醫學成像和高能物理領域，需要探測高能粒子和射線，這要求發光材料有高的阻止本領、高的發效率和快衰減時間。Ce³⁺的5d→4f躍遷是宇稱允許躍遷，其衰減時間在數十納秒，因此是重要的快衰減發光激活離子，Bi離子激活的發光材料發光衰減時間在微秒量級。由于IIA族稀土氧化物中的稀土元素Gd、Lu等元素的原子系數大，所以，它們也具有很高的密度，因而，作為閃爍體探測材?料，IIA族稀土氧化物也具有較高的阻止本領。因此，Bi、Ce等摻雜的IIA族稀土氧化物也是性能優良的高能離子和射線探測探測材料，有望用于高能物理和核醫學領域。

發明內容

本發明的目的是提供摻雜IIA族稀土氧化物及其熔體法晶體生長方法，獲得性能優良的發光材料，有望用于固體激光、高能物理和核醫學領域。

本發明的技術和實施方案如下：

1、稀土摻雜的IIA族稀土氧化物發光材料，它們的分子式可表示為(D_2xD′_2y)ARE_2(1-x-y-z)RE′_2zO₄、(D_4xD′_4y)A₃RE_4(1-x-y-z)RE′_4zO₉、(D_2xD′_2y)A₄RE_2(1-x-y-z)RE′_2zO₇，其中：D和D′代表稀土Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb和Bi、Ti和Cr元素，A代表IIA族元素Mg、Ca、Sr、Ba，RE、RE′代表稀土元素Sc、Y、La、Gd、Lu，RE≠RE′，x、y和z的取值范圍為：0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，且x+y+z＜1。

2、如1所述的IIA族稀土氧化物的熔體法晶體生長方法，其配料方法為：

(1)、(D_xD′_y)ARE_2-x-y-zRE′_zO₄晶體生長原料的配料：