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本文采用光学浮区法生长出了3/2莫来石晶体和Cr:莫来石晶体,并采用X射线衍射、单晶X射线衍射、电子扫描电镜、拉曼光谱、介电、透过率、光致发光谱等分析测试手段,系统研究了3/2莫来石晶体和Cr:莫来石晶体的物相、生长取向、微结构、介电及光学性质。首先对光学浮区法生长晶体过程中,多晶原料棒的制备、旋转速度、生长速度、籽晶质量等一系列影响晶体生长质量的因素进行分析和研究,并通过优化生长工艺参数,确定最佳生长条件:原料棒烧结温度为1550~1650℃,晶体生长功率范围是18~25%,旋转速度为20~30 rmp,生长速度2~10 mm/h,空气中生长。成功地生长出直径为6~8 mm、长度为30~60 mm的3/2莫来石晶体。所生长的3/2莫来石晶体是正交相,沿c轴方向取向生长。一次熔融生长的3/2莫来石晶体是共晶结构,二次熔融可以得到高质量的3/2莫来石单晶。物理性质测试结果表明:3/2莫来石晶体在可见和近红外波段具有较高的透过率和较低的截止频率,是优质的高温透明窗口材料;室温1 MHz频率下[100]、[010]、[001]方向的介电张量常数与介电损耗较低,还测试了3/2莫来石晶体(100)和(001)截面在四个频率(1 kHz、10 kHz、100 kHz、1 MHz)下温度范围为室温~280℃介电温谱,高温下3/2莫来石的介电常数和介电损耗变化较小,介电性质稳定,可用于电子封装材料;3/2莫来石晶体在774 nm处出现主要的光致发光发射峰,且强度较大,在激光介质方面具有应用前景。同时,使用光学浮区法生长了掺杂浓度分别为0.05 mol%、0.10 mol%和0.15 mol%的Cr:莫来石晶体,Cr:莫来石晶体适合在氩气氛环境下进行生长,防止氧化与挥发。测试了Cr:莫来石晶体的X射线单晶衍射、单晶X射线衍射、扫描电镜、光致发光谱等性质,实验测试结果表明Cr:莫来石晶体是沿[001]方向取向生长的共晶结构。Cr:莫来石晶体具有良好的光致发光性质,被认为在激光领域有应用前景。