[发明专利]掺杂稀土锗镓酸盐RExLn1-xGaGe2O7发光材料及其熔体法晶体生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料和晶体生长领域，具体涉及稀土元素Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb和非稀土元素Cr、Ti、Bi掺杂的RE_xLn_1-xGaGe₂O₇发光材料，以及它们的熔体法晶体生长方法。

技术背景

发展新型激光材料是推动固体激光技术进步的重要基础，而发光材料在显示领域有重要而广泛的应用。稀土锗镓酸盐作为激光材料的具有如下优点：(1)掺杂激活离子与基质中被替换的离子都是稀土离子，容易替换掺杂进入单一发光中心且能够实现较大浓度掺杂甚至全掺杂；(2)稀土锗镓酸盐的熔点比较低，有利提拉法单晶生长。A.A.Kaminsk^[1]等人合成了系列稀土锗镓酸盐(LnGaGe₂O₇，Ln＝La，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，空间群No.14，P 2₁/c)，并用提拉法生长LaGaGe₂O₇和GdGaGe₂O₇单晶，并研究了Nd³⁺掺杂的LnGaGe₂O₇(Ln＝La，Gd)的光谱性能。本发明主要以LaGaGe₂O₇、GdGaGe₂O₇为基质，在其中掺入Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb、Cr、Ti、Bi作为激活离子，获得发光材料，它们有望成为新型的激光材料。

发明内容

本发明的目的是提供掺杂稀土锗镓酸盐RE_xLn_1-xGaGe₂O₇发光材料及其熔体法晶体生长方法，本发明主要以LaGaGe₂O₇、GdGaGe₂O₇为基质，在其中掺入Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb、Cr、Ti、Bi作为激活离子，获得发光材料，获得性能优良的发光材料，可用于显示、照明和固体激光中。

本发明的技术和实施方案如下：

掺杂稀土锗镓酸盐RE_xLn_1-xGaGe₂O₇发光材料，其特征在于：化合物分子式可表示为RE_xLn_1-xGaGe₂O₇，RE代表稀土元素Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb，以及非稀土元素Cr、Ti、Bi，Ln代表稀土元素La、Gd，x的取值范围为：0.0001≤x≤0.5。

所述的掺杂稀土锗镓酸盐RE_xLn_1-xGaGe₂O₇发光材料的熔体法晶体生长方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)当RE不为Tb时，采用RE₂O₃、Ln₂0₃、Ga₂O₃、GeO₂作为原料，按如下化合式进行配料，将配料充分混合均匀后，在高温下发生固相反应，获得生长晶体所需的多晶原料：

(2)当RE为Tb时，采用Tb₄O₇、Ln₂O₃、Ga₂O₃、GeO₂作为原料，按如下化合式进行配料，将配料充分混合均匀后，在高温下发生固相反应后获得生长晶体所需的多晶原料：

(3)熔体法晶体生长中存在杂质分凝效应，生长出的晶体成分和配料成分会有差别，但各组分的剂量在所述的化合物分子式指明的范围之内；

(4)原料的压制和烧结，获得晶体生长初始原料：需要对(1)-(2)中配好的原料进行压制和烧结，压制成形；烧结温度在750-1700℃之间，烧结时间为10-72小时；或者压制成形后的原料不经额外烧结而直接用作生长晶体原料；