光折变晶体的进展

评论光折变铁电氧化物ＬｉＮｂＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＫＮｂＯ３、钨青铜族晶体和软铋矿Ｂｉ１２ＳｉＯ２０、Ｂｉ１２ＧｅＯ２０、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０晶体的生长、光折变性能和应用的现状，并着重于Ｂｉ１２ＳｉＯ２０和Ｂｉ１２ＴｉＯ２０系列的研究结果，讨论光折变响应时间、近红外敏感的光折变晶体和晶体质量等目前存在的问题，以利于进一步发展。     

熔盐提拉法生长光折变晶体K（Ta,Nb）O3

本文报道以熔盐提拉法生长大尺寸高质量的K(Ta,Nb)O_3晶体。完整透明的立方相KTN晶体尺寸达35x33x10mm。测量了晶体的组分、均匀性、电学和热学等性质。初步观察了晶体的光折变现象,并对晶体籽晶取向与生长形态关系等问题进行了讨论。     

Ce:Fe:LiNbO3晶体的生长及光折变性能

在氧化锂(Li2O)摩尔分数(下同)为48.6%～58%的LiNbO3中掺入0.1%的氧化铈(CeO2)和质量分数为0.03%的氧化铁(Fe2O3),用提拉法技术生长出高光学质量的具有不同摩尔比n(Li)/n(Nb)的Ce:Fe:LiNbO3晶体.通过紫外-可见光谱和红外光谱测试了晶体样品的组成和缺陷结构.通过二波耦合实验系统研究了Ce:Fe:LiNbO3晶体样品的光折变性能.结果表明:晶体样品随n(Li)/n(Nb)比增加,样品的衍射效率降低,动态范围降低,但是,全息响应速率和光折变灵敏度提高.     

Li/Nb摩尔比变化对Mg:Sc:Fe:LiNbO3晶体光折变性能的影响

掺入摩尔分数为1%MgO,0.5%Sc2O3和质量分数为0.03% Fe2O3,从Li与Nb摩尔比分别为0.85,0.94,1.05,1.20和1.38的熔体中用提拉法生长Mg:Sc:Fe:LiNbO3 (Mg:Sc:Fe:LN)晶体.测试了晶体的紫外-可见吸收光谱和红外光谱、抗光损伤能力、衍射效率、响应时间和光折变灵敏度.结果表明:随着Li/Nb摩尔比增加,Mg:Sc:Fe:LN晶体的吸收边发生紫移;n(Li)/n(Nb)=1.05的晶体分别在3 466,3 481 cm-1和3 504 cm-1处出现OH-吸收峰;n(Li)/n(Nb)=1.38的晶体在3 504 cm-1和3 535 cm-1处出现OH-吸收峰.随n(Li)/n(Nb)的增加,Mg:Sc:Fe:LN晶体的衍射效率减小,响应速度和光折变灵敏度增大.n(Li)/n(Nb)=1.05的近化学计量比Mg:Sc:Fe:LN晶体的抗光损伤能力最高.     

钨青铜结构偏铌酸铅高温陶瓷的制备工艺

本发明钨青铜结构偏铌酸铅高温陶瓷的制备工艺涉及高温压电陶瓷，包括采用纳米原料、压块与粉末复合以及高低温相结合的粉料合成工艺、改进球磨条件和多次混合现细磨、严格控制烧结温度、缩短保温时间以及适当的快冷速度、冷加工精度与增大极化功率等。采用本技术可使陶瓷粉料的制备量提高到10kg，并提高了陶瓷元件的体密度、绝缘电阻、压电性能及一致性等，同时也提高了产品的成品率，且技术简便、易于掌握。     

Li/Nb摩尔比变化对Zr:Fe:LiNbO3晶体光折变性能的影响

同成分LiNbO3(LN)溶体中掺进摩尔分数为2%的ZrO2和质量分数为0.03%的Fe2O3,从不同Li/Nb摩尔比(0.94,1.05,1.20,1.38,0.85)熔体中用提拉法生长了系列Zr:Fe:LN晶体.测量了晶体的红外光谱、抗光损伤能力、指数增益系数和全息存储性能.结果表明:不同Li/Nb摩尔比的Zr:Fe:LN晶体红外光谱OH-吸收峰出现了3475,3478cm-1和3486cm-1 3个新峰.晶体的光折变性能都有不同程度的提高.近化学计量比Zr:Fe:LN晶体(Li/Nb的摩尔比为1.38)的抗光损伤能力比Fe:LN晶体提高2个数量级以上.指数增益系数是Fe:LN晶体的2倍,写入速度比Fe:LN晶体提高1个数量级,光折变灵敏敏度和动态范围皆提高4倍以上.近化学计量比Zr:Fe:LN晶体是优良的光折变和全息存储晶体材料.     

光折变晶体的现状和发展

本文简要叙述了光折变材料,包括光折变效应的基本原理、材料的分类、不同材料各自的优点和缺点以及光折变材料的应用。讨论了阻碍原型器件转化为商品器件的几种因素。提出了克服这些障碍的途径和发展新的光折变材料的方向。     

用RAP法引上技术生长KCL晶体

用RAP法(reactivo atmosphere process)处理KCl熔体,在不改变生长气氛和RAP继续处理的情况下,提拉生长KCl晶体,以解决高纯、大尺寸、生长速度快、成品率高和有较大经济效益的问题。     

钨青铜陶瓷Sr0.6Ba0.4Nb2O6的合成、结构与介电性能

通过固相反应法合成了Sr0．6Ba0．4Nb2O6陶瓷，并对其进行了结构、介电性能的表征。结果表明Sr0．6Ba0．4Nb2O6陶瓷为四方钨青铜结构单相，其在60℃附近存在一个明显的弥散介电峰，峰值温度随频率向高温偏移，为典型的弛豫铁电相变。室温时，10kHz频率下，其介电常数约为1404，介电损耗为0．03。     

钙铝硅氧化物/铌酸锶钡微晶玻璃的结构和介电性能

采用烧结法制备了CaO-A12O3-SiO2(CAS)/Sr0.6Ba0.4Nb2O6(SBN40)微晶玻璃,对其结构和介电性能进行了研究.随着SBN40含量的增加,CAS/SBN40微晶玻璃的密度逐渐增大,达到最大密度的温度开始略有下降,而当SBN40的含量(质量分数,下同)超过70%后显著升高.随SBN40含量的增加,主晶相依次从SiO2,CaNb2O6向SBN转变,到SBN40的含量为90%时,已经完全形成单相四方钨青铜.同时,在100kHz时,CAS/SBN40微晶玻璃的介电常数先缓慢增加而后剧增,介电常数与物相组成的变化密切相关.10?S/90%SBN40微晶玻璃是一种新弛豫铁电体,其介电常数达963,在80℃左右具有明显的介电弛豫峰.     

近化学计量比铌酸锂晶体的生长及其结构

在优化的生长条件下,采用提拉法从加入摩尔分数6％K2O的一致共熔融LiNbO3组分中生长出近化学计量比LiNbO3晶体。用X射线粉末衍射法测定晶体结构,与同成分LiNbO3晶体相比,近化学计量比LiNbO3晶体晶格常数减小。通过紫外可见吸收光谱测定它的基础吸收边,在吸收系数为15cm^-1时,与同成分LiNbO3的吸收边位置(322nm)相比,近化学计量比LiNbO3吸收边(309．8nm)紫移了约12nm。根据测试结果,利用经验公式计算了此晶体的锂含量约为49．70％。近化学计量比LiNbO3晶体的红外H-O振动出现了双峰结构,除了1个小的象征与锂缺少有关的3482cm^-1吸收峰外,还出现了更强的3466cm^-1吸收峰。这表明近化学计量比LiNbO3晶体锂铌摩尔比增加,晶体内的本征缺陷减少,从而晶胞收缩,晶格更加接近理想结构。     

近化学计量比铌酸锂晶体生长的新方法

在计算机温场模拟的基础上,探索设计了悬挂式双坩埚和均匀加料装置.在富锂(Li2O摩尔分数为58.5%)熔体中采用提拉法生长了φ50mm×50mm的近化学计量比铌酸锂晶体.测量结果表明:晶体的紫外吸收边发生了明显的蓝移,测得Li摩尔分数达到49.87%.利用干涉仪测量样品的光学均匀性,生长晶体均方根折射率不均匀性△n=7.250×10-5cm-1.     

新化合物Al_3Nb_5O_(16)的合成和晶体结构

在二元系统Nb_2O_3-Al_2O_3中,用熔剂法在1300℃于弱还原气氛下合成了新化合物Al_3Nb_5O_(16),并获得了其粉晶X射线衍射谱,单晶结构测定获得其结构参数如下:M_r=801.476,单斜晶系,空间群C2/m,α=12.172(6)(?),b=3.740(1)(?),c=6.486(2)(?),β=107.67(3)~0,V=281.3(4)(?),z=1,D_m=4.74g/cm~3,D_0=4.73g/cm~3,F(000)=372,μ(M_οK_α)=48.52cm~(-1)。对于424个Ⅰ≥15σ(Ⅰ)的衍射点,最终结构偏离因子R=0.023,R_w=0.032。该结构由铌氧八面体[NbO_6]和铝氧八面体[AlO_6]共边或共点组成,Nb原子及Al原子填充于氧八面体的中心空隙,但Al原子占据的等效点系存在部分Nb原子,该化合物中存在Nb~(4+)与Nb~(5+)的混合。     

掺镁近化学计量比铌酸锂晶体的生长

用改进的提拉技术从富锂[摩尔比n(Li2O)/n(Nb2O5)=58.5/41.5]熔体中生长了φ40mmx60mm的掺镁近化学计量比铌酸锂(LiNbO3)晶体.利用X荧光光谱分析了晶体中铌离子(Nb5 )和镁离子(Mg2 )的含量.通过紫外吸收和红外吸收峰研究了晶体中缺陷的结构,初步断定晶体中Mg2 的掺杂浓度已达到抗光伤阈值的浓度.生长晶体的比热容[O.69J/(g·K)]高于同成分LiNbO3晶体的比热容[O.64J/(g·K)].     

Ce:Cu:KNSBN晶体自泵浦位相共轭效应研究

以硅钼棒作加热体,用Czochralski技术生长了Ce：Cu：Ba0.5Sr1.5K0.5Na0.5Nb5O15(CE:CU:KNSBN)晶体。测试了自泵浦位相共轭反射率和响应时间。以Ce:Cu：KNSBN晶体作记录介质和自泵浦位相共轭镜进行实时全息联想存储器实验。实验结果显示：以含75％,50％原信息的图像寻址时,读出图像清晰完整;以25％原信息的图像寻址时,能读出完整的图像;自泵浦位相共轭反射率R达到60％。对自泵浦位相共轭产生机理进行了研究。     

复相陶瓷(0.5BaO0.5SrO)[(1-y)TiO2yNb2O5]的介电性能研究

通过对组成进行一定的过量控制，利用传统陶瓷工艺，成功制备了具有钙钛矿相钛酸锶钡固溶体和钨青铜相铌酸锶钡固溶体两相稳定共存的(0.5BaO0.5SrO)[(1-y)TiO2yNb2O5](BSTN)复相陶瓷.用Riguaku D/max-2400型X射线衍射仪和KEITHLEY 3330阻抗分析仪对所得样品的相结构状态及介电性能进行了测试.结果表明：Y值在0.1～0.7之间的BSTN复相陶瓷为钙钛矿相和钨青铜相两相稳定共存的复合相；在该范围以外，则为单一相的钛酸锶钡与Nb或铌酸锶钡与Ti的固溶体.复相陶瓷的介电性能取决于钙钛矿相和钨青铜相的相对含量及其固溶度，当组成y约为0.7时，介电常数达到最大值；随测试频率的提高，介电常数和损耗降低.复相陶瓷中钨青铜相的铁电/顺电相转变温度与钨青铜相中固溶TiO2量相关，随固溶量增加，转变温度降低.同时，受复相陶瓷中钙钛矿相的影响，随钙钛矿相相对含量的增加，转变温度升高；钨青铜相的最低铁电/顺电相转变温度出现在约110℃，比Sr0.5Ba0.5Nb2O6下降约240℃.     

钨酸钇钠晶体生长

采用提拉法生长制备了四方晶系白钨矿结构的钨酸钇钠[NaY(WO4)2]晶体。通过TG-DTA分析得到晶体的熔点为1211℃,从XRD分析得到晶胞参数a=b=0．5212 nm,c=1．1268 nm,V=0．3062 nm^3。讨论了钨酸钇钠晶体的生长工艺,给出晶体生长的最佳工艺参数：拉速为0．5～4 mm／h,转速为10～18 r／min,冷却速率为18℃／h,最佳的液面轴向温度梯度为0．7～1℃／mm。测试了钨酸钇钠晶体的红外光谱和Raman光谱,讨论了晶体的振动归属。     

Nd∶NaBi(WO_4)_2晶体生长

采用Czochralski法生长出尺寸为 8mm× 2 0mm的掺钕的钨酸铋钠 [分子式 :Nd∶NaBi(WO4) 2 ,简称 :Nd∶NBW ]激光晶体 ,研究了生长工艺参数对Nd∶NBW晶体结构完整性的影响 ,确定了最佳的生长工艺参数 :轴向温度梯度为 0 .7～ 1℃ /mm ,生长速率 0 .2～ 0 .5mm/h ,晶体转速 1～ 4r/min。并利用了X射线衍射确定了Nd∶NBW晶体属于四方晶系 ,I41 /a空间群 ,其晶格常数为a =0 .5 2 75nm ,c=1.14 93nm。通过TG -DTA分析了Nd∶NBW晶体的相关物理、化学性质 ,确定了其熔点为 936.2℃ ,并与纯的钨酸铋钠晶体 (分子式 :NaBi(WO4) 2 ,简称 :NBW)进行了对比性研究     

Hf:Fe:LiNbO3晶体的全息图像热固定及存储寿命

在生长LiNbO3溶体中掺入2%(摩尔分数)HfO2和0.05%(质量分数)Fe2O3,采用提拉法技术生长2%Hf0.05?:LiNbO3晶体.对晶体进行极化后切割成片,再进行氧化和还原处理.进行了HfFe:LiNbO3晶体全息图像热固定实验,加热温度为120℃,加热时间为40 min,经过显影,在热定影实验中获得200h的无损读出结果.以Hf:Fe:LiNbO3晶体作为存储介质,进行热固定衰减时间、存储寿命τ0测试.结果表明:Hf:Fe:LiNbO3晶体中Fe离子激活能Ea=1.125 eV;τ0=6.1×109s;20℃下衰减时间为115年,比Fe:LiNbO3的衰减时间(5.2年)长20倍.