[发明专利]一种具有热释光性能的氧化镓晶体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有热释光性能的氧化镓晶体及其制备方法，所述的氧化镓晶体包括氧化镓和掺入在氧化镓中的Ge⁴⁺，其掺杂浓度优选为0.1～10mol％；上述的氧化镓晶体由导模法制备而成。与现有技术相比，本发明掺锗氧化镓晶体具有较好的热释光性能，Ge⁴⁺掺杂浓度可控；通过采用Ar和CO₂混合气氛并结合分不同阶段充入Ar气和CO₂气体，有效抑制了生长过程中氧化镓晶体的分解挥发，晶体生长周期短，成本低等。

技术领域

本发明涉及一种晶体材料及其制备方法，尤其是涉及一种具有热释光性能的氧化镓晶体及其制备方法。

背景技术

热释光(Thermoluminescence,简称TL)是指材料在吸收辐射能之后的热致发光。20世纪50年代，美国威斯康星大学的Daniels首次提出热释光可以作为辐射剂量测定的一种方法，并将LiF的热释光特性用于原子弹试验场辐射剂量的监测和放射性同位素治疗癌症病人的照射剂量测定(F.Daniels,Thermoluminescence dosimetry seminar on theeffects of ionizing radiations,Evans signal corps engineering laboratories,Belmar,N.J.,1953.)。目前热释光剂量学材料主要有掺杂的氟化锂系列(LiF:Mg,Ti和LiF:Mg,Cu,P)、硫酸钙系列(CaSO₄:Mn和CaSO₄:Dy)、氟化钙系列(CaF₂:Mn和CaF₂:Dy)、硼酸锂系列(Li₂B₄O₇:Mn和Li₂B₄O₇:Cu,Ag)和氧化铝系列(α-Al₂O₃:C,α-Al₂O₃:Cr和α-Al₂O₃:Si,Ti)。然而这些材料都存在各自的不足，例如氟化锂系列的主要缺点是材料主要以粉末形式存在，不便于加工和退火；硫酸钙系列的主发光峰温度偏低，热释光信号衰退严重；氟化钙系列的热释光性能不稳定且光致衰退十分严重；硼酸锂系列的热释光灵敏度不高。目前α-Al₂O₃:C晶体在辐射剂量学领域获得了重要应用并已商品化，特别是应用于人体和环境的核辐射剂量监测，快速中子和高能重荷粒子探测等。但熔体法生长α-Al₂O₃:C晶体，熔点高达2050℃，碳在高温生长环境下挥发，不易通过熔体进入α-Al₂O₃晶格，导致α-Al₂O₃:C晶体的碳掺杂量难以控制、碳分布极不均匀，大大影响了探测器的一致性、增加了标定的难度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有热释光性能的氧化镓晶体及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有热释光性能的氧化镓晶体，包括氧化镓和掺入在氧化镓中的Ge⁴⁺。

所述的Ge⁴⁺在氧化镓晶体中的掺杂浓度为0.1～10mol％。

所述的Ge⁴⁺由氧化锗提供。

具有热释光性能的氧化镓晶体的制备方法，该制备方法为导模法，具体包括以下步骤：

(1)将氧化镓与提供Ge⁴⁺的原料混合均匀，成型，烧结，得到多晶陶瓷原料；

(2)将多晶陶瓷原料放入生长炉内的坩埚中，籽晶放入籽晶夹具内，生长方向平行于(100)解理面；