[发明专利]光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铌酸锂晶体上转换材料的制备方法。 

背景技术

上转换材料可作为红外光的显示材料，如夜视系统材料、红外量子计数器、发光二极管以及其他激光材料等，在国民经济和国防建设领域有较大的应用潜力。铒(Er)掺杂铌酸锂晶体是结合了铒的激光特性和铌酸锂晶体优良的电光、声光、非线性光学于一体的激光材料，但是掺铒铌酸锂晶体的上转换发光强度不高，尤其是其绿光波段的上转换功率曲线显示其上转换机制为双光子过程，这使得其上转换发光强度难以得到大幅度的提高，制约其应用。因此，需要一种能改变上转换发光机制的掺杂铌酸锂晶体上转换材料，从而达到大幅度提高其发光强度的目的。 

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术制备的Er掺杂铌酸锂晶体上转换材料存在发光强度不高的问题，而提供一种光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料的制备方法。 

本发明光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料由Li₂CO₃、Nb₂O₅、ZnO和Er₂O₃制成；其中Li₂CO₃和Nb₂O₅的摩尔比为0.85～1.38∶1，ZnO的掺杂浓度为2～8mol％，Er₂O₃的掺杂浓度为0.5～2mol％。 

制备光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料的方法按以下步骤实现：一、称取Li₂CO₃、Nb₂O₅、ZnO和Er₂O₃，其中Li₂CO₃和Nb₂O₅的摩尔比为0.85～1.38∶1，ZnO的掺杂浓度为2～8mol％，Er₂O₃的掺杂浓度为0.5～2mol％；二、将称取的Li₂CO₃、Nb₂O₅、ZnO和Er₂O₃混合均匀后放入铂坩埚，然后置于650～750℃的环境中烧结1～3h，再升温至1100～1200℃烧结1～3h，冷却至室温；三、采用提拉法生长晶体：经引晶、缩颈、放肩、收肩、等径生长、拉脱和退火程序，得多畴晶体；四、将多畴晶体放入极化炉中，室温下以450～550℃/h的速度升温至1150～1250℃，在极化电流密度为4～6mA/cm² 的条件下极化1～3h，然后以70～90℃/h的速度退火，降低温度至室温，即得光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料；其中步骤三中引晶程序：将经过烧结的多晶料升温至熔化，并保持熔化温度30min，然后缓慢降低温度，至籽晶在熔体中不熔不化停止降温，籽晶在此温度下继续生长。 

本发明在Er掺杂铌酸锂晶体中掺杂元素锌(Zn)，在保留Er掺杂铌酸锂晶体原有优良性能的基础上，使其上转换机制由双光子过程改变为光子雪崩机制，上转换发光强度提高三倍以上。 

附图说明

图1为具体实施方式十七中所得光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料的上转换功率曲线图；图2为具体实施方式十七中所得光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料与现有Er掺杂铌酸锂晶体上转换材料的上转换稳态发射谱图，其中A为Er掺杂铌酸锂晶体上转换材料的上转换稳态发射曲线，B为光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料的上转换稳态发射曲线。 

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式光子雪崩机制Zn和Er双掺杂铌酸锂晶体上转换材料由Li₂CO₃、Nb₂O₅、ZnO和Er₂O₃制成；其中Li₂CO₃和Nb₂O₅的摩尔比为0.85～1.38∶1，ZnO的掺杂浓度为2～8mol％，Er₂O₃的掺杂浓度为0.5～2mol％。