鉭鈮酸鉍發光材料及其熔體法晶體生長方法
2023-05-13 22:24:06
專利名稱：鉭鈮酸鉍發光材料及其熔體法晶體生長方法
技術領域：
本發明涉及發光材料和晶體生長領域，稀土 Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb 或非稀土 Cr、Ti摻雜的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTivyO4,以及它們的熔體法晶體生長方法。
背景技術：
在低對稱性的晶體中，對於處於低對稱性的發光激活離子如稀土離子、過渡族離 子Cr3+、Ti3+來說，低對稱性有利於解除躍遷宇稱禁戒，增強發光效率，同時低對稱性晶體有 各向異性物理性質，利用其作為雷射工作物質時可直接獲得偏振雷射。鉭鈮酸鉍屬正交或 三斜晶系，其中Bi離子的格位對稱性為C1,且有兩個對稱格位。當摻雜激活離子替代Bi離 子的格位時，激活離子將佔據C1對稱格位，有利於晶場能級分裂加寬及發光躍遷的宇稱禁 戒解除，提高發光效率，有望用作螢光和雷射材料，在顯示、雷射技術等領域獲得應用。
發明內容
本發明的目的是提供稀土鉭酸鹽RExBihNbyTi^yO4發光材料及其熔體法晶體生長 方法，獲得性能優良的發光材料，有望用於顯示和雷射技術領域。為實現上述目的本發明採用的技術方案如下鉭鈮酸鉍RExBihNbyTivyO4發光材料，其特徵在於化合物分子式可表示為 RExBIhNbyTivyO4，其中RE 代表 Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb、Cr、Ti 元素，x、y 的 取值範圍為0彡χ彡0. 5，0彡y彡1。所述的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTi^yO4的熔體法晶體生長方法，其特徵在於(1)採用RE203、Nb2O5, Ta2O5作為原料，按如下化合式進行配料，將其充分混合均勻 後，在高溫下發生固相反應後獲得生長晶體所需的多晶原料
xRE203+(1-x) Bi2O3 +>>Nb205+(I-^Ta2O5
高溫 > 2 RExBikNVI^O4(2)熔體法晶體生長中存在雜質分凝效應，生長出的晶體成分和配料成分會有差 別，但各組分的劑量在所述的化合物分子式指明的範圍之內；(3)原料的壓制和燒結，獲得晶體生長初始原料需要對(1)- )中配好的原料進 行壓制和燒結，壓製成形；燒結溫度在200 1300°C之間，燒結時間為10 72小時；或者 壓製成形後的原料不經額外燒結而直接用作生長晶體原料；(4)把晶體生長初始原料放入生長坩堝內，通過加熱並充分熔化，獲得晶體生長 初始熔體；然後採用熔體法晶體生長工藝——提拉法、坩堝下降法、溫梯法、熱交換法、泡生 法、頂部籽晶法、助熔劑晶體生長方法進行生長。所述的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTivyO4發光材料的熔體法晶體生長方法，其特徵在於， 不採用籽晶定向生長，或者採用籽晶定向生長；對於採用籽晶定向生長，籽晶為鉭鈮酸鉍RExBi^NbyIVyO4單晶，籽晶方向為晶體的[100],
或
方向，以及其它任意方向。所述的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTivyO4的熔體法晶體生長方法，其特徵在於，所述配料 中，所用原料RE203、Bi203、Nb2O5, Tei2O5，可採用相應的RE、Bi、Nb、Ta的其它化合物代替，原 料合成方法包括高溫固相反應、液相合成、氣相合成方法，但需滿足能通過化學反應能最終 形成化合物RExBihNbyTivyO4這一條件。所述的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTi^yO4的熔體法晶體生長方法，其特徵在於，由於晶體 生長過程中的存在組分分凝效應，設所述RExBihNbyTivyO4晶體中某種元素的分凝係數為 k，k = 0. 01-1，則當所述的(1)-(3)步驟中RE、Bi、Nb、Ta的化合式中該元素的化合物的質 量為W時，則在配料中應調整為W/k。本發明的有益效果本發明方法製備的RE' JihNbyTivyO4可用作發光顯示材料、雷射工作物質等。
具體實施例方式鉭鈮酸鉍RExBihNbyTa1-yO4發光材料，其化合物分子式可表示為RExBihNbyTa^O4, 其中RE 代表 Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb、Cr、Ti 元素，x、y 的取值範圍為 0 ≤ χ ≤ 0. 5,0 ≤ y ≤ I0所述的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTi^yO4的熔體法晶體生長方法，包括以下步驟(1)採用RE203、Nb2O5, Ta2O5作為原料，按如下化合式進行配料，將其充分混合均勻 後，在高溫下發生固相反應後獲得生長晶體所需的多晶原料
權利要求
1.鉭鈮酸鉍RExBihNbyTiVyO4發光材料，其特徵在於化合物分子式可表示為 RExBIhNbyTivyO4，其中RE 代表 Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb、Cr、Ti 元素，x、y 的 取值範圍為0彡χ彡0. 5，0彡y彡1。
2.如權利要求1所述的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTivyO4的熔體法晶體生長方法，其特徵在於(1)採用RE203、Nb205、Tii205作為原料，按如下化合式進行配料，將其充分混合均勻後，在 高溫下發生固相反應後獲得生長晶體所需的多晶原料
3.根據權利要求2所述的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTivyO4發光材料的熔體法晶體生長方 法，其特徵在於，不採用籽晶定向生長，或者採用籽晶定向生長；對於採用籽晶定向生長，籽 晶為鉭鈮酸鉍RExBihNbyTivyO4單晶，籽晶方向為晶體的[100],
或
方向，以及 其它任意方向。
4.根據權利要求2所述的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTivyO4的熔體法晶體生長方法，其特徵 在於，所述配料中，所用原料RE203、Bi203、Nb2O5, Tei2O5，可採用相應的RE、Bi、Nb、Ta的其它 化合物代替，原料合成方法包括高溫固相反應、液相合成、氣相合成方法，但需滿足能通過 化學反應能最終形成化合物RExBihNbyTi^yO4這一條件。
5.根據權利要求2所述的鉭鈮酸鉍RExBihNbyTivyO4的熔體法晶體生長方法，其特徵 在於，由於晶體生長過程中的存在組分分凝效應，設所述RExBihNbyTivyO4晶體中某種元素 的分凝係數為k，k = 0.01-1，則當所述的(1)-(3)步驟中RE、Bi、Nb、Ta的化合式中該元素 的化合物的質量為W時，則在配料中應調整為W/k。
全文摘要
本發明公開了摻雜稀土鉭酸鹽RExBi1-xNbyTa1-yO4發光材料(RE代表Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Ho、Tm、Yb、Cr、Ti元素，0≤x≤0.5，0≤y≤1)。按比例配製好的原料經充分混合、壓製成形、高溫燒結後，成為晶體生長的起始原料；生長起始原料放入坩堝經加熱充分熔化後，成為熔體法生長的初始熔體，然後可用熔體法如提拉法、坩堝下降法、溫梯法及其它熔體法來進行生長；RE′xBi1-xNbyTa1-yO4可用作發光顯示材料、雷射工作物質等。
文檔編號C30B29/30GK102071462SQ20111000327
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月8日 優先權日2011年1月8日
發明者劉文鵬, 孫敦陸, 張慶禮, 殷紹唐, 羅建喬, 許蘭 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所