本发明专利技术公开了一种Ho3+/Pr3+共掺杂氟化钇锂单晶体及其制备方法，该氟化钇锂单晶体是一种稀土离子Ho3+/Pr3+共掺杂的单晶体，其分子式为LiY(1-x-y)HoxPryF4，其中0.004≤x≤0.08，0.0002≤y≤0.01；该氟化钇锂单晶体2.9?m的荧光发射效率高，在中红外的透过率高，比玻璃态材料的热学、机械、化学稳定性优异，具有声子能量低、300~5500nm宽波段光学透过性高、色心形成量少、热透镜效应低等特点，更加容易加工，更适合于在激光器件中的应用；本发明专利技术制备方法采用密封坩锅下降法技术，操作简单，对原料进行高温氟化处理，并采用绝水、绝氧的密封环境，使得晶体生长过程中与空气和水汽隔绝，得到几乎不含-OH离子与氧化物的高质量的Ho3+/Pr3+共掺杂LiYF4单晶体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氟化钇锂晶体，具体涉及一种具有增强2. 9μπι中红外波段发射特性的Ho37Pr3+共掺杂氟化钇锂单晶体及其制备方法。
技术介绍
近年来，由于在激光医学手术、遥感、激光雷达、化学传感和军事等方面的重要应用，中红外2. 9 μ m中心波段的固体激光器受到国内外研究机构的高度重视。稀土离子掺杂的无机材料是获得近红外及中红外激光有效途径之一。大多数镧系族稀土离子具有丰富的能级结构。其中Ho3+稀土离子的5I6 — 5I7能级跃起能产生2. 9 μ m的荧光发射，以Ho3+为发光中心的2. 9 μ m中红外激光材料已有一定的研究。主要是Ho3+离子单掺杂 SrMo04、La3Ga5Si014、NaLa (MoO4) 2、ZnW04、SrW04、LiYF4 的晶体，以及与 Ho3+ —起(如Nd3+等)多掺杂的LiYF4单晶体。由于应用于中红外波段的发光，因此材料的基质主要为透中红外的氟化物与硫化物为主。Ho3+离子中5I7的荧光寿命很长，因此由5I6 — 5I7能级跃迁所发射的2. 9 μ m波段的发光效率相对较低，容易导致2. 9 μ m荧光的自猝灭现象，这将严重制约该类材料在2. 9 μ m波段中红外激光器中的应用。尽管在氟化物与硫化物玻璃中通过稀土离子的敏化作用实现了 Ho3+离子的2.9 μ m中红外增强发光效果，但对于氟化物与硫化物等玻璃材料而言，高质量大块尺寸玻璃制备，特别是玻璃材料机械性能、热学性能、物化性能及机械强度差等方面难以解决的本身缺陷和技术难点制约其发展，也成为特种玻璃光纤走向实用化的最大障碍。与玻璃态材料相比，单晶体的刚性周期性对称结构有利于获得高的发光效率以及实现激光的输出；与相应的氟化物玻璃基质相比，氟化物晶体材料具有优异的热学、机械、化学稳定性，更加容易加工，更适合于在激光器件中的应用；选用合适的材料作为稀土离子掺杂基质，稀土离子掺杂的晶体不仅是获得2. 9 μ m中红外光源的有效途径，而且具有全固态、稳定性好、小型化与器件化。但迄今未见通过Pr3+稀土活性离子的敏化作用，实现Er3+离子增强2. 9 μ m中红外发发光晶体材料的工艺制备、发光特性的任何报道。这主要是因为单晶体材料的制备需要很高的工艺技术，同时由于稀土离子掺杂于晶体的格位中，而不是掺杂于基质的空隙中(玻璃态中的情况)，因此相对来说很难把稀土离子，特别是多种稀土离子共掺杂于氟化物与硫化物晶体中。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能与Ho3+中心发光离子发生有效的能量传递，能大幅度提高2. 9 μ m中红外发光强度的具有优异的机械性能、热学性能、物化性能及光学透过性能的用于2. 9 μ m波段增强发射的Ho37Pr3+共掺杂氟化钇锂单晶体及其制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种Ho3+/Pr3+共掺杂氟化钇锂单晶体，该氟化钇锂单晶体是一种稀土离子Ho3YPr3+共掺杂的单晶体，其分子式为LiY(1_x_y)HoxPryF4,其中 O. 004 ^ X ^ O. 08，O. 0002 彡 y 彡 O. 01。一种用于2. 9 μ m波段增强发射的Ho3+/Pr3+共掺杂氟化钇锂单晶体的制备方法，包括以下步骤I)按 51. 5mol%LiF、39. 5 48. 08mol%YF3、0. 4 8. 0mol%HoF3、0. 02 1. 0mol%PrF3 的摩尔百分比浓度的组分组成，分别称取相应重量的LiF、YF3、HoF3和PrF3,混合后置于碾磨器中，碾磨混合5飞小时，得到均匀的粉末；2)将上述粉末蓬松放于舟形钼金坩锅中，再将该舟形钼金坩锅安装于管式电阻炉的钼金管道中；然后用高纯N2气体排除该钼金管道中的空气，并对该钼金管道进行检漏；之后将管式电阻炉的炉体温度逐渐升高到75(T815°C，通HF气体，反应1飞小时，除去可能含有的H2O与氟氧化物，在反应过程中用NaOH溶液吸收尾气中的HF气体，反应结束后，停 止通HF气体，关闭管式电阻炉，最后用高纯N2气体排除钼金管道中残留的HF气体，得到掺有Ho3+和Pr3+的多晶粉料；3)将上述多晶粉料置于碾磨器中碾磨成粉末，再将该粉末置于钼金坩埚中并压实，然后密封该钼金坩埚；4)将密封的钼金坩埚置于硅钥棒炉中，用坩埚下降法生长晶体，生长晶体的参数为炉体温度为92(T980°C，接种温度为82(T850°C，固液界面的温度梯度为2(T90°C /cm,坩锅下降速度为O. 2^2mm/h ;待晶体生长结束后，以2(T80°C /h下降炉温至室温，得到分子式为LiY(1_x_y)HoxPryF4的Ho3+/Pr3+共掺杂的氟化钇锂单晶体，其中O. 004 ^ x ^ O. 08，O. 0002 ^ y ^ O. 01。优选地，在步骤I)中所述的LiF、YF3> HoF3和PrF3的纯度均大于99. 99%。与现有技术相比，本专利技术的优点在于(I)与Ho3+单掺杂晶体相比，本专利技术在氟化钇锂(LiYF4)单晶体中掺入Ho3+和Pr3+离子，在640nm光的激发下，Pr3+掺杂离子对Ho3+离子起到敏化作用，能够有效地把Ho3+离子上的能量转移到Pr3+离子上，减少Ho3+离子中5I7能级上的粒子数，从而提高Ho3+离子在2.9 μ m中红外波段的发光效率。本专利技术Ho37Pr3+共掺杂的氟化钇锂单晶体具有声子能量低、30(T5500nm宽波段光学透过性高、色心形成量少、热透镜效应低等特点。三价稀土离子取代Y3+离子的格位无需电荷补偿，以及相比拟的离子半径大小，可实现较大浓度的稀土离子掺杂。本专利技术得到的Ho3+/Pr3+共掺杂的氟化钇锂单晶体具有大幅增强的2. 9 μ m的荧光发射效率。(2)与Ho3+/Pr3+共掺杂的玻璃态材料相比，Ho3+/Pr3+共掺杂的氟化钇锂单晶体的刚性周期性对称结构有利于获得高的发光效率以及实现激光的输出，具有比玻璃态材料优异的热学、机械、化学稳定性，更加容易加工，更适合于在激光器件中的应用。(3)本专利技术采用坩锅下降法制备单晶体，与提拉法技术相比，坩锅下降法具有操作简单、无需在生长过程中通入CF4气体来消除炉膛中的氧源的优点。本专利技术方法对原料进行高温氟化处理，并采用绝水、绝氧的密封环境，使得晶体生长过程中与空气和水汽隔绝，得到几乎不含-OH离子与氧化物的高质量的Ho3+/Pr3+掺杂LiYF4单晶体，在中红外的透过率高。具体实施例方式以下结合实施例和对照例对本专利技术作进一步详细描述。实施例Al、A2、A3、A4、A5 和对照例 AO 分别采用相同的制备方法制备实施例ΑΓΑ5和对照例AO的单晶材料，即按表I的摩尔百分比浓度的组分组成进行配比、称重，所用原料的纯度均大于99. 99%，混合后置于碾磨器中，碾磨混合5小时，得到均匀的粉末；将上述粉末蓬松放于舟形钼金坩锅中，再将该舟形钼金坩锅安装于管式电阻炉的钼金管道中；然后用高纯N2气体排除该钼金管道中的空气，并对该钼金管道进行检漏；之后将管式电阻炉的炉体温度逐渐升高到800°C，通HF气体，反应2小时，除去可能含有的H2O与氟氧化物，在反应过程中用NaOH溶液吸收尾气中的HF气体，反应结束后，停止通HF气体，关闭管式电阻炉，最后用高纯N2气体排除钼金管道中残本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ho3+/Pr3+共掺杂氟化钇锂单晶体，其特征在于该氟化钇锂单晶体是一种稀土离子Ho3+/Pr3+共掺杂的单晶体，其分子式为LiY(1?x?y)HoxPryF4，其中0.004≤x≤0.08，0.0002≤y≤0.01。
【技术特征摘要】
1.一种Ho37Pr3+共掺杂氟化钇锂单晶体，其特征在于该氟化钇锂单晶体是一种稀土离子Ho3+/Pr3+共掺杂的单晶体，其分子式为LiY(1_x_y)HoxPryF4，其中O. 004 ^ x ^ O. 08，O.0002 ≤ y ≤ O. 01。2.一种用于2. 9Mm波段增强发射的Ho37Pr3+共掺杂氟化钇锂单晶体的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)按51. 5mol% LiF,39. 5 48. 08mol% YF3>O. 4 8. Omo 1% HoF3>O. 02 1. Omo 1% PrF3 的摩尔百分比浓度的组分组成，分别称取相应重量的LiF、YF3、HoF3和PrF3,混合后置于碾磨器中，碾磨混合5飞小时，得到均匀的粉末； 2)将上述粉末蓬松放于舟形钼金坩锅中，再将该舟形钼金坩锅安装于管式电阻炉的钼金管道中；然后用高纯N2气体排除该钼金管道中的空气，并对该钼金管道进行检漏；之后将管式电阻炉的炉体温度逐渐升高到75(T815°C，通HF气体，反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏海平，彭江涛，汪沛渊，张约品，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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