掺杂SGG晶体的生长+文献综述(2)
该类结构的晶体具有离子置换灵活、具有多种功能的特点，由此构成一个庞大的化合物家族，可以用化学式A3BC3D2O14来表示。硅酸镓镧（La3Ga5SiO14，简称 LGS）是该类化合物中最早受到关注也是最有用的化合物，因此科学家把具有该类结构的化合物称为LGS 家族（LGS family）。1982年，前苏联的科学家 A. A. Kaminsky 首先报道了掺 Nd3+的 LGS 晶体的激光性能以后，人们开始探索掺杂 Nd3+的 Ca3Ga2Ge4O14型结构晶体的激光性能。但是由于LGS 晶体的生长成分 GeO2容易挥发，导致晶体成分不均，生长不易，并且 LGS 熔点比较高，使得LGS 的生长成本增加。而同一家族中锗酸镓锶（Sr3Ga2Ge4O14，简称 SGG）晶体的熔点要低 100℃，非常有利于工业化生长技术——坩埚下降法生长，进而有望降低成本。此外，SGG 晶体在某些性能上比LGS 还要好，但这方面研究还比较少，因此引起我们的关注。SGG晶体最初的生长方法是提拉法。1997 年，V.V Kochurikhin 等人已用提拉法生长出了φ20mm×90mm 的 SGG晶体[3]，但是原料中的GeO2较易挥发，生长出的晶体尺寸较小。随后徐家跃教授课题组报道了 SGG晶体坩埚下降法生长结果以及在压电、光学性能方面的测试结果。2004 年，该课题组周娟等人用坩埚下降法成功生长出了φ25 mm×50 mm 的 SGG 晶体，如图 1.1[4]，并报道了其热膨胀系数、密度等性能。相较于提拉法，坩埚下降法可以得到高品质、大尺寸的晶体，并且坩埚下降法中使用的铂坩埚避免了GeO2的大量挥发，节省了原料成本。2004 年，课题组丁嘉瑄等人报道了掺杂SGG晶体的光学性能。2005 年，课题组武安华等人[2]对纯 SGG晶体做了进一步的试验，系统测试了其基本物理性质。2006 年，武安华等人又报道了纯SGG晶体的压电性能，测得SGG晶体的压电系数[14]。近年来，LGS 系统晶体从压电研究为中心转移到电光应用为目标，而 SGG晶体较少受到重视。本课题首先了解 SGG 晶体及其坩埚下降法生长技术，生长出透明的SGG晶体和掺杂 SGG晶体，同时研究它们的发光光谱，进而推进其在电光领域的应用。主要研究内容如下：
（1）以高纯SrCO3（99.99%）、GeO2(99.99%)和 Ga2O3(99.99%)为原料，通过固相法合成晶体生长用的原料，采用坩埚下降法生长出纯 SGG 晶体和掺杂SGG晶体。
（2）弄清楚坩埚下降法晶体生长的设备及工艺过程，讨论了影响晶体质量的主要因素及相应的改善晶体质量的措施，获得高质量晶体。
（3）通过 X 射线粉末衍射测定原料和晶体的结构，采用 EdinburghInstruments FLS920型光谱仪测定掺杂 SGG晶体的荧光光谱和吸收光谱。