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近化学计量比及掺Nd~(3+)铌酸锂晶体的下降法生长研究

作　者: 王金浩
导　师: 盛嘉伟
学　校: 浙江工业大学
专　业: 材料工程
关键词: 铌酸锂晶体生长坩埚下降法 Nd3+ 学计量比
分类号: O782
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

铌酸锂（LiNbO₃）晶体具有优良的压电、铁电、非线性、电光等性能、被广泛应用于声表面波、电光、声光、全息储存等器件。但由于铌酸锂晶体是一种典型的非化学计量比氧化物,普通方法生长的同成分铌酸锂晶体的Li/Nb=0.946,组分严重缺锂,对晶体的许多物理性能都产生了许多不利的影响,从而限制了该晶体在一定条件下的使用。我们通过选择合适的工艺条件如:控制固液界面处的温度梯度为40～60℃/cm、晶体生长速度为0.8-1.2mm/h,在密闭坩埚条件下以K₂O作为助熔剂,采用坩埚下降法生长获得了具有良好光学性能的近化学计量比铌酸锂晶体,对晶体的结构、组分、光学性能等进行测试分析。同时我们还对掺稀土的铌酸锂晶体的下降法生长工艺进行了研究。生长获得了Nd³⁺等稀土离子掺杂的铌酸锂晶体,并对Nd³⁺掺杂的铌酸锂晶体的吸收光谱、荧光光谱等进行了测试,用Judd—Ofelt理论计算了Nd³⁺离子的谱线强度、自发辐射跃迁几率、辐射能级寿命、荧光分支比和受激发射截面等发光特性参数。拟合得到了Nd³⁺离子的强度参数Ω_λ:Ω₂=4.05×10^-20cm²,Ω₄=2.71×10^-20cm²,Ω₆=4.27×10^-20cm²,对应于Nd³⁺离子³F_3/2→⁴I_11/2跃迁的近红外1.06μm波段发光,计算得到其跃迁几率,荧光分支比和受激发射截面分别达到1189.3s^-1、0.52和1.02×10^-20cm²。³F_3/2能级的实验荧光寿命为240us,理论荧光寿命436us,量子效率55%。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-20
  1.1 铌酸锂晶体的结构  9-11
  1.2 同成分铌酸锂晶体的结构缺陷  11-12
  1.3 近化学计量比铌酸锂晶体  12-14
  1.4 铌酸锂晶体的掺杂改性  14-15
  1.5 坩埚下降法晶体生长工艺简介  15-16
  1.6 本论文的研究工作及意义  16-17
  参考文献  17-20
第二章铌酸锂晶体生长实验  20-29
  2.1 近化学计量比铌酸锂晶体的生长  20-26
    2.1.1 多晶料的合成与助熔剂的选择  20-21
    2.1.2 坩埚与籽晶  21-23
    2.1.3 晶体生长过程  23-24
    2.1.4 温度梯度的控制及接种  24-26
  2.2 Nd~(3+)掺杂铌酸锂晶体的生长  26-27
  2.4 本章小节  27
  参考文献  27-29
第三章近化学计量比铌酸锂晶体的表征及特性  29-39
  3.1 DTA及XRD测试  29-31
  3.2 近化学计量比铌酸锂晶体组分与性能的关系  31-37
    3.2.1 居里温度  31-33
    3.2.2 Raman谱线宽  33
    3.2.3 相匹配温度  33
    3.2.4 热膨胀系数  33-34
    3.2.5 紫外吸收边  34-35
    3.2.6 红外吸收谱  35-37
  3.3 本章小节  37
  参考文献  37-39
第四章 Nd~(3+)掺杂铌酸锂晶体的光谱分析  39-53
  4.1 钕离子的能级结构  39-40
  4.2 吸收光谱  40-41
  4.3 荧光光谱  41-42
  4.4 荧光寿命  42-44
  4.5 光谱参数的计算  44-51
    4.5.1 Judd-Ofelt理论简介  44-46
    4.5.2 三参量Judd-Ofelt公式  46-47
    4.5.3 计算过程及结果  47-51
  4.6 本章小节  51
  参考文献  51-53
第五章总结  53-54
致谢  54-55
攻读硕士学位期间撰写的论文情况  55

近化学计量比及掺Nd~(3+)铌酸锂晶体的下降法生长研究

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