[發(fā)明專利]摻鈦氧化鎵晶體及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710440548.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN107201543B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈志泰;穆文祥;陶緒堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): C30B29/16
• 分類號(hào): C30B29/16;C30B28/02;C30B15/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發(fā)明涉及摻鈦氧化鎵晶體及其制備方法與應(yīng)用。該晶體分子式為β?(Ga_1?xTi_x)₂O₃，0.0001x0.1。本發(fā)明采用導(dǎo)模法生長(zhǎng)β?(Ga_1?xTi_x)₂O₃晶體。Ti作為激活離子，熒光光譜位于可見與近紅外波段，發(fā)射光譜較寬，適合該波段的超快激光輸出及寬波段可調(diào)諧激光輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明摻鈦氧化鎵晶體具有熱導(dǎo)率高，Ti離子摻雜后晶格畸變小，可作為超快激光及可調(diào)諧激光增益介質(zhì)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型激光晶體及其制備方法與應(yīng)用，特別涉及摻鈦氧化鎵晶體及其制備方法與應(yīng)用，屬于晶體與器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

超快激光具有超短脈寬，超高的峰值功率等優(yōu)異特性，這使其在眾多領(lǐng)域可以提供極端的物理?xiàng)l件和先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，在加工、存儲(chǔ)、醫(yī)療、通信、科研、國(guó)防等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

目前常用的超快及可調(diào)諧激光晶體有Ti:Al₂O₃、Cr:LiSrAlF₆、Cr:LiCaAlF₆，其中Cr:LiSrAlF₆、Cr:LiCaAlF₆晶體熱導(dǎo)率較低，不適合大功率的激光輸出，應(yīng)用受到限制。Ti:Al₂O₃晶體熱導(dǎo)率較高、發(fā)射光譜較寬，是綜合性能優(yōu)良的超快激光增益介質(zhì)。但Ti:Al₂O₃晶體中，Ti離子半徑與Al離子半徑相差較大，晶格失配嚴(yán)重，導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)難度大，晶體質(zhì)量不高。并且Ti離子分凝系數(shù)較小，容易導(dǎo)致離子濃度分布不均勻，且很難獲得高摻的Ti:Al₂O₃晶體。

鑒于以上原因，發(fā)射波段覆蓋范圍寬、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱導(dǎo)率較高的激光晶體具有重要的應(yīng)用價(jià)值，并且一直是人們研究的重點(diǎn)。中國(guó)專利文件CN104005085A(申請(qǐng)?zhí)枺?01410263449.7)公開一種鐿激活硼酸镥鈣超快激光晶體，該晶體的化學(xué)式為Ca₃Lu_2(1-x)Yb_2x(BO₃)₄，0x1，Yb³⁺取代晶體中的Lu³⁺。其特征在于：采用純度為99.99％的Lu₂O₃、Yb₂O₃與分析純的H₃BO₃、CaCO₃作為原料，通過(guò)高溫固相反應(yīng)獲得Yb³⁺:Ca₃Lu₂(BO₃)₄多晶料，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下采用提拉法生長(zhǎng)獲得優(yōu)質(zhì)晶體。但是，該晶體熱導(dǎo)率較低，發(fā)射光譜范圍較窄，對(duì)于獲得更大能量、更短脈沖的超快激光來(lái)說(shuō)有一定的難度。

Ga₂O₃共有α、β、γ等五種晶型，其中，β型結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。β-Ga₂O₃晶體屬于單斜晶系，熱導(dǎo)率可達(dá)28W/mK，與藍(lán)寶石相當(dāng)，遠(yuǎn)超過(guò)常見的YAG、YVO₄等晶體。目前β-Ga₂O₃做為新一代超寬禁帶半導(dǎo)體材料在半導(dǎo)體領(lǐng)域得到廣泛研究，但是目前仍沒(méi)有Ti摻雜β-Ga₂O₃晶體作為激光增益介質(zhì)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種摻鈦氧化鎵晶體及其制備方法與應(yīng)用，該晶體可以作為超快激光的增益介質(zhì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：