[发明专利]Zr、Ru、Fe三掺杂的铌酸锂晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三掺杂的铌酸锂晶体的制备方法。

背景技术

目前最适合于制作成大容量的三维体全息存储器的光折变材料是铌酸锂（LiNbO₃，LN）晶体，它是目前用途最为广泛的人工晶体材料之一，其具有优良的压电、热电、电光、声光和非线性光学等性能，在全息光存储、光波导放大器、集成光学等应用领域有着重要的地位。由于铌酸锂晶体本身有相对较高的本征缺陷浓度，使其几乎可以掺入任意的金属离子，这就使得对铌酸锂晶体的掺杂改性成为了热点问题。在铌酸锂晶体中掺入抗光损伤离子可以增强其抗光损伤性能，进而提高信噪比，同时可以缩短响应时间。在铌酸锂晶体中掺入两种不同的光折变敏感离子，可在晶体中产生深浅能级，实现非挥发存储。其中Fe、Ru双掺的铌酸锂晶体是最近研究的热点。然而双掺Fe、Ru的铌酸锂晶体存在明显的缺点即存储过程中响应速度过慢（Fe、Ru双掺的铌酸锂晶体光折变灵敏度为0.102 cm/J，响应时间为450秒）， 这在很大程度上限制了其实际应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决双掺Fe、Ru的铌酸锂晶体响应速度慢的问题，提供了一种Zr、Ru、Fe三掺杂的铌酸锂晶体的制备方法。

本发明Zr、Ru、Fe三掺杂的铌酸锂晶体的制备方法如下：一、按照ZrO₂掺杂量为2%（摩尔）、RuO₂掺杂量为0.1%（质量），Fe₂O₃掺杂量为0.1%（质量）及Li元素与Nb元素摩尔比为0.946～1.400﹕1的比例称取ZrO₂、RuO₂、Fe₂O₃、Nb₂O₅和Li₂CO₃，然后混合，得到ZrO₂、RuO₂、Fe₂O₃、Nb₂O₅和Li₂CO₃的混合物；二、将步骤一的混合物烘干后放入铂坩埚，然后在750℃煅烧3小时，再在1150℃烧结4小时，得到掺杂铌酸锂的多晶原料；三、将装有掺杂铌酸锂的多晶原料的铂坩埚放入中频炉内，然后在提拉速度为0.5～1.8 mm/h、轴向温度梯度为40～50℃/cm、旋转速度为15～25r/min的条件下提拉，即得Zr、Ru、Fe三掺杂的铌酸锂晶体；步骤一中所述ZrO₂的纯度为99.99%；步骤一中所述Fe₂O₃的纯度为99.99%；步骤一中所述RuO₂的纯度为99.99%；步骤一中所述Nb₂O₅的纯度为99.99%；步骤一中所述Li₂CO₃的纯度为99.99%。

本发明制备的Zr、Ru、Fe三掺杂的铌酸锂晶体的响应时间能达到48秒，仅为双掺Ru、Fe铌酸锂晶体的九分之一（450秒），光折变灵敏度可以达到1.058 cm/J，比双掺Ru、Fe铌酸锂晶体提高了10倍（0.102 cm/J）。 

附图说明

图1是具体实施方式二十所得Zr、Ru、Fe三掺杂的铌酸锂晶体衍射效率随写入时间变化曲线；图2是Fe:LiNbO₃铌酸锂晶体衍射效率随时间变化曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。