[发明专利]一种铬、铥、钬掺杂钽酸铋发光材料及其晶体生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料和晶体生长技术领域，尤其涉及一种铬、铥、钬掺杂钽酸铋发 光材料及其晶体生长方法。

背景技术

在低对称性的晶体中，对于处于低对称性的发光激活离子如稀土离子Ho^3+、过渡族 离子Cr³⁺来说，低对称性有利于解除跃迁宇称禁戒，增强发光效率，同时低对称性晶体有各 向异性物理性质，利用其作为激光工作物质时可直接获得偏振激光。钽酸铋属于三斜晶系， 其中Bi离子的格位对称性为C1，当掺杂激活离子替代Bi离子的格位时，激活离子将占据C₁对称格位，且有两种格位，有利于晶场能级分裂加宽及发光跃迁的宇称禁戒解除，提高发光 效率，有望用作荧光和激光材料，在显示、激光技术等领域获得应用。

发明内容

本发明提出了一种铬、铥、钬掺杂钽酸铋发光材料及其晶体生长方法，获得性能优 良的发光材料，有望用于显示和激光技术领域。

本发明提出的一种铬、铥、钬掺杂钽酸铋发光材料，具有以下化学式组成： Cr_xTm_yHo_zBi_1-x-y-zTaO₄，其中0＜x≤0.2，0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。

本发明还提出的上述铬、铥、钬掺杂钽酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步 骤：

S1、将含铬化合物、含铥化合物、含钬化合物、含铋化合物、含钽化合物混合均匀 后，进行合成反应得到化学式为Cr_xTm_yHo_zBi_1-x-y-zTaO₄的多晶原料；

S2、将化学式为Cr_xTm_yHo_zBi_1-x-y-zTaO₄的多晶原料进行压制得到生长晶体原料；

S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用熔体法晶 体生长方法进行生长得到铬、铥、钬掺杂钽酸铋发光材料。

优选地，S1中，合成反应为高温固相反应、液相合成或气相合成。

优选地，S1的具体操作如下：按摩尔份将x份Cr₂O₃、y份Tm₂O₃、z份Ho₂O₃、(1-x-y-z) 份Bi₂O₃和1份Ta₂O₅混合均匀后，升温至800～1100℃进行固相反应得到化学式为 Cr_xTm_yHo_zBi_1-x-y-zTaO₄的多晶原料；

其反应方程式如下：

优选地，S2的具体操作步骤为：将化学式为Cr_xTm_yHo_zBi_1-x-y-zTaO₄的多晶原料进行 压制，然后烧结得到生长晶体原料，烧结温度为800～1100℃，烧结时间为10～96h。

优选地，S3中，熔体法晶体生长方法为提拉法、坩埚下降法、温梯法、热交换法、泡 生法、顶部籽晶法、助熔剂晶体生长方法中的一种。

优选地，S3中，当熔体法晶体生长方法为提拉法、坩埚下降法或顶部籽晶法时，采 用籽晶定向生长，籽晶为Cr_xTm_yHo_zBi_1-x-y-zTaO₄或BiTaO₄单晶。

优选地，籽晶方向为<100>、<010>或<001>方向。

优选地，当铬、铥、钬掺杂钽酸铋发光材料中某种元素的分凝系数为k，k＝0.01～1，则其中m为S1中含该元素化合物的质量，n为该元素在Cr_xTm_yHo_zBi_1-x-y-zTaO₄中所含物质的量，M为含该元素化合物的摩尔质量。