[发明专利]一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光晶体制备技术领域，特别涉及一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法。

背景技术

掺铁硒化锌(Fe²⁺:ZnSe)是一种可以直接泵浦产生中红外(3-5μm)激光输出的红外激光晶体材料，其作为激光器增益介质材料，具有最大声子能量低(250cm-1左右)、荧光寿命长(0.3-100μS)、调谐波段宽(3.9-5.1μm)等优点，在定向红外激光干扰、红外测距、红外医疗、红外光谱、工业检测、环境监测等领域具有良好的应用前景。

目前常采用热扩散掺杂法来制备掺铁硒化锌晶体，具体为：在真空条件（压力≤0.001Pa）下，将硒化亚铁放置在石英安瓿高温区，将硒化锌（ZnSe）晶体放置在石英安瓿低温区，通过高温扩散使硒化亚铁受热蒸发，其中的亚铁离子扩散掺杂进入硒化锌（ZnSe）晶体中，从而制备得到掺铁硒化锌晶体。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术为了防止固态硒化锌晶体的挥发，热扩散温度（尤其是低温区）设置较低，容易使得硒化锌晶体中的原子无法获得足够的能量离开平衡格点，难以产生容纳亚铁离子进入的间隙或空位，从而导致亚铁离子的掺杂浓度（亚铁离子的吸收系数）较低。

发明内容

为了解决现有技术亚铁离子的掺杂浓度较低的问题，本发明实施例提供了一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法。所述技术方案如下：

一种掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，所述掺铁硒化锌激光晶体的制备方法为：在惰性气氛条件下，将含有亚铁离子的掺杂物放置在反应器高温区，将硒化锌晶体放置在反应器低温区，通过热扩散使所述亚铁离子进入所述硒化锌中，制备得到第一掺铁硒化锌激光晶体。

作为优选，切割所述第一掺铁硒化锌激光晶体，并使所述切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的两个掺铁面之间进行热键合，将含有亚铁离子的掺杂物粉体放置在反应器高温区，将所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体放置在反应器低温区，通过二次热扩散使所述亚铁离子进入所述热键合后的第一掺铁硒化锌激光晶体中，制备得到第二掺铁硒化锌激光晶体。

具体地，对所述切割的第一掺铁硒化锌激光晶体的两个掺铁面之间进行热键合的条件为：在压力小于等于10Pa的真空环境中，于500～800℃温度下恒温进行至少24个小时。

作为优选，所述含有亚铁离子的掺杂物选自硒化亚铁、硫化亚铁的至少一种。

作为优选，所述反应器为密封的石英管。

作为优选，所述惰性气氛的压力范围为0.05atm～0.95atm。

作为优选，所述高温区的温度控制在1100～1300℃。

作为优选，所述低温区的温度控制在900～1100℃。

作为优选，所述热扩散的时间为7～60天。

作为优选，所述热扩散的温度梯度控制在10～30℃/cm。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法，通过在惰性气氛条件下，将高温区的含亚铁离子的掺杂物粉体通过热扩散掺杂到低温区的硒化锌晶中，从而制备得到掺铁硒化锌激光晶体。惰性气氛的使用，不仅可抑制低温区ZnSe晶体的挥发，从而可显著提高低温区的温度，还可作为亚铁离子热扩散的载体，利于亚铁离子由高温区向低温区的扩散，从而提高亚铁离子的掺杂浓度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的掺铁硒化锌激光晶体的制备方法流程图；

图2是本发明实施例一提供的掺铁硒化锌激光晶体的制备装置结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的掺铁硒化锌激光晶体红外通过谱图。

其中，1含亚铁离子的掺杂物，

      2硒化锌晶体，

      3石英管，

      4刚玉管，

      5加热丝，

      6高温区，

      7低温区。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。