【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种无机晶体材料及其制备方法、应用，属于无机光功能晶体材料领域。
技术介绍
1、可见波段全固态激光器在激光加工、存储、显示、光刻技术、生物医疗等领域有广泛的应用前景，相对于长波长激光来说，用短波长激光加工有其独特的优点，它是通过直接破坏物质内的化学键进行“冷”加工，不产生大量废热，因此成为加工塑料制品这类脆弱物质的理想工具，也可用于金属打孔、切割和作标记等，而且激光聚焦性能好、分辨率高，因此成为光雕刻、3d打印、高精度电路板、太阳能电池、led导电膜加工、晶片打标、微细钻孔等激光加工的最理想激光光源。
2、近年来，随着人们对led照明的研究不断深入，使得ingan/gan基蓝光激光二极管的功率达到瓦级以上，成本也不断降低，为直接泵浦激光晶体产生可见波段激光提供了可能性，使得可见波段激光的研究和应用进入一个全新阶段。采用蓝光ld直接抽运激光晶体可直接得到青光、黄光、红光、橙光等激光输出，这种方法具有低信噪比、高稳定性、光束质量高等优点。因此，直接泵浦实现可见波段激光是目前最便捷的方法，是近年来激光领域的热门研究课题。
3、在激光增益介质中掺入tb3+、sm3+、dy3+、eu3+和pr3+等稀土离子，可以产生可见光波段激光，例如掺pr3+激光晶体可发射多个波段(蓝光、绿光、红光和橙光)的荧光，报道的研究较多。目前已实现黄光激光的晶体有dy3+激活的yag和liluf4两类晶体，它们的综合性能优越，成为研究最广泛的黄光激光晶体材料。而研究青光波段激光目前还比较欠缺，查阅到的公开报道较少，高功率的青光
技术实现思路
1、本申请提供一种共掺nd3+敏化离子的dy3+激活的无机晶体材料，即晶体ndxdyylu3-x-yal3scgao12，其中，0.002≤x≤0.005，0.005≤y≤0.05，0.1≤x/y≤0.5；其中nd3+、dy3+、lu3+共同分布在一个相同的格位上，与8个o原子相连接形成十二面体，al3+、sc3+和ga3+分布在一个相同的格位上，与o原子以四配位和八配位两种配位方式连接。由于相同格位点上多种离子的无序分布、晶场调节作用以及nd3+、dy3+离子之间的敏化作用机制，基于该晶体，采用蓝光ld泵浦可实现～496nm青光波段激光。
2、根据本申请的第一个方面，提供一种无机晶体材料，所述无机晶体材料的化学式为
3、ndxdyylu3-x-yal3scgao12；
4、其中，0.002≤x≤0.005，0.005≤y≤0.05，0.1≤x/y≤0.5；
5、nd3+、dy3+取代晶体中lu3+的格位，共同分布在一个相同的格位上。
6、可选地，所述x的上限选自0.0022、0.0026、0.0028、0.0033、0.0037、0.0042、0.0048或0.005；所述下限选自0.002、0.0023、0.0027、0.0031、0.0035、0.0040、0.0045或0.0048。
7、可选地，所述y的上限选自0.0052、0.0064、0.0075、0.0096、0.018、0.032、0.044或0.05；所述下限选自0.005、0.0062、0.0074、0.0095、0.016、0.030、0.042或0.048。
8、所述x/y的上限选自0.12、0.16、0.25、0.31、0.38、0.43、0.46或0.5；下限选自0.1、0.14、0.22、0.29、0.36、0.41、0.44或0.48。
9、可选地，nd3+、dy3+、lu3+共同分布在一个相同的格位上，与8个o原子相连接形成十二面体，al3+、sc3+和ga3+分布在一个相同的格位上，与o原子以四配位和八配位两种配位方式连接。
10、可选地，所述无机晶体材料的吸收光谱中含有峰值为448nm的吸收峰。
11、可选地，所述无机晶体材料的吸收光谱中同时含有nd3+和dy3+的特征吸收峰，在448nm处的吸收系数为0.596cm-1。
12、可选地，所述无机晶体材料在448nm泵浦下的荧光光谱中在可见光波段含有四个荧光峰，所述四个荧光峰的峰值分别在476nm～500nm之间、562～598nm之间、671～680nm之间和749～800nm之间。
13、优选地，所述四个荧光峰的峰值分别为496nm、582nm、677nm和763nm，其中最强峰值波长为496nm。
14、可选地，所得单晶体至少有一个维度的尺寸超过40mm。
15、优选地，所得单晶体至少有一个维度的尺寸超过50mm。
16、优选地，所得单晶体至少有一个维度的尺寸超过60mm。
17、根据本申请的第二方面，提供了上述无机晶体材料的制备方法。
18、上述所述的无机晶体材料的制备方法，包括以下步骤：
19、将含有nd、dy、lu、al、sc和ga的倍半氧化物通过高温固相烧结法制备得到所述无机晶体材料的多晶粉体；然后采用熔体提拉法生长得到所述无机晶体材料。
20、可选地，包括以下步骤：
21、将原料dy2o3、nd2o3、lu2o3、sc2o3、ga2o3和al2o3混合均匀，进行预烧结和烧结，重复预烧结和烧结，得到所述无机晶体材料的多晶粉体；
22、将所述多晶粉体装入坩埚内，非活性气氛下熔化，以本征晶体多晶原料棒作为籽晶，进行生长，得到所述无机晶体材料的单晶。
23、可选地，所述原料中，nd、dy、lu、al、sc和ga元素的摩尔比例为
24、nd:dy:lu:al:sc:ga＝x:y:3-x-y:3:1:1
25、其中，0.002≤x≤0.005，0.005≤y≤0.05，0.1≤x/y≤0.5。
26、可选地，所述预烧结的条件为：
27、预烧结的温度为1100～1150℃，预烧结的时间为24～30h。
28、可选地，所述预烧结的温度的上限选自1110℃、1130℃、1140℃或1150℃；下限选自1100℃、1110℃、1120℃或1140℃。
29、可选地，所述预烧结的时间的上限选自26h、27h、28h、29h或30h；下限选自24h、25h、26h、27h或28h。
30、可选地，所述烧结的条件为：
31、烧结的温度为1280～1350℃，预烧结的时间为36～42h。
32、可选地，所述烧结的温度的上限选自1290℃、1310℃、1320℃、1330℃、1340℃或1350℃；下限选自1280℃、1295℃、1310℃、1325℃、1335℃或本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无机晶体材料，其特征在于，所述无机晶体材料的化学式为NdxDyyLu3-x-yAl3ScGaO12；
2.根据权利要求1所述的无机晶体材料，其特征在于，Nd3+、Dy3+、Lu3+共同分布在一个相同的格位上，与8个O原子相连接形成十二面体，Al3+、Sc3+和Ga3+分布在一个相同的格位上，与O原子以四配位和八配位两种配位方式连接。
3.根据权利要求1所述的无机晶体材料，其特征在于，所述无机晶体材料的吸收光谱中含有峰值为448nm的吸收峰；
4.权利要求1至3任一项所述的无机晶体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述原料中，Nd、Dy、Lu、Al、Sc和Ga元素的摩尔比例为
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述预烧结的条件为：
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述生长的条件为：
9.权利要求1至3任一项所述的无机晶体材料作为青光激光晶
10.一种全固态激光器，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的无机晶体材料；
...【技术特征摘要】
1.一种无机晶体材料，其特征在于，所述无机晶体材料的化学式为ndxdyylu3-x-yal3scgao12；
2.根据权利要求1所述的无机晶体材料，其特征在于，nd3+、dy3+、lu3+共同分布在一个相同的格位上，与8个o原子相连接形成十二面体，al3+、sc3+和ga3+分布在一个相同的格位上，与o原子以四配位和八配位两种配位方式连接。
3.根据权利要求1所述的无机晶体材料，其特征在于，所述无机晶体材料的吸收光谱中含有峰值为448nm的吸收峰；
4.权利要求1至3任一项所述的无机晶体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，涂朝阳，李坚富，朱昭捷，黄一枝，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
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