导读:本文包含了掺质晶体论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:Ta,Yb掺质RbTiOPO_4晶体,生长优化,微观结构,光学性能
掺质晶体论文文献综述
李自清[1]（2019）在《Ta，Yb掺质RbTiOPO_4光学晶体的微观结构与性能研究》一文中研究指出设计和生长新型功能晶体材料具有重要的意义。由于结构的多样性和性能的可调谐性,KTP族晶体受到研究者的持续关注。RbTiOP04(RTP)属于KTP族晶体,具有高的非线性光学系数、高的电导率、高的电光系数和高的激光损伤阈值等优良的性能,能够应用于非线性、电光、铁电体和超离子导体等领域。基于RTP晶体在结构和性能上的独特优势,研究掺质RTP晶体具有诸多意义。目前,掺质RTP晶体的研究仍然存在许多问题。例如,高品质掺质RTP晶体的生长尚未解决;RTP型晶体结构的非线性起源尚未有定论;稀土掺质RTP晶体的自倍频应用有待深入研究等。针对上述问题,本论文以RTP晶体的生长与性能表征为基础,开展了Ta,Yb掺质RTP光学晶体的研究。一方面,Ta元素能够改善晶体的光学性能;另一方面,Yb元素的能级结构简单,适合作为激活离子。采用高温溶液法成功生长出没有包裹体的Ta:RbTiOP04(RTP:Ta)晶体、Ta:Yb:RbTiOPO4(RTP:Ta,Yb)等一系列质量较好的掺质RTP晶体,并获得了无水钾镁矾结构的Rb2Ti0.80Yb1.20(PO4)3晶体。借助X射线技术(X射线单晶衍射、X射线光电子能谱、同步辐射XAFS)研究了一系列掺质RTP晶体和无水钾镁矾晶体的微观结构及其与性能的关系,主要包括了Ta:RbTiOPC4晶体的非线性能光学性能、Ta:Yb:RbTiOP04晶体的发光性能和Rb2Ti0.80Yb1.20(PO4)3晶体的上转换发光性能,从而探索该系列晶体在非线性光学、自倍频激光、上转换激光等领域的应用价值。本论文的具体研究工作如下:(1)采用高温溶液顶部籽晶法生长了 RTP晶体,通过不断优化晶体生长条件,成功生长出没有宏观缺陷的RTP晶体,晶体尺寸达到19×19×19 mm3,且晶体的缺陷和杂质较少,内部成分均匀。同时,表征了 RTP晶体的热学和光学性能。热分析表明RTP晶体在1090 ℃以内热稳定性好。在温度范围20-300 ℃,RTP晶体的比热是0.521-0.886 J g-1·K-1,热扩散系数是0.5-1.4 mm2/S,热传导系数是1.4-2.6 W·m-1·K-1,其热扩散和热传导性质表现出明显的各向异性。RTP晶体的透光范围在0.35-4.5 μm,透过率达到85%。波长在532 nm时,RTP晶体在a、b和c叁个方向上的吸收系数分别为0.42 cm-1、0.48 cm-1和0.08 cm-1;波长在1064 nm时,RTP晶体在a、b和c叁个方向的吸收系数分别为0.20 cm-1、0.41 cm-1和0.01 cm-1。晶体的基本性能研究表明,所生长的RTP晶体是一种热学性能良好、吸收损耗低的光学晶体。(2)采用高温溶液自发成核法和顶部籽晶法生长了不同浓度的Ta单掺RTP晶体,讨论了其生长特性和形貌变化,并研究了 Ta掺质对RTP晶体电子结构、热学性能和光学性能的影响。通过优化晶体生长条件,我们成功生长出没有包裹体的RTP:Ta晶体。EPMA测试表明Ta元素具有较大的分凝系数,高分辨XRD测试表明RTP:Ta晶体的晶体质量与RTP晶体接近。我们利用实验观测和理论计算研究了掺质RTP晶体的(100)晶面和(201)晶面,从晶面生长机制和表面能角度解释了 Ta掺质引起RTP晶体的生长速率下降、a向尺寸减小等现象的原因。另外,提供了获得a向尺寸较大的RTP:Ta晶体的方法,并成功将RTP:Ta晶体的尺寸从4×31×18m3提高到6×24×22mm3。利用高分辨XPS研究了RTP:Ta晶体的电子结构。随着Ta掺质的增加,Rb 3d、Ti 2p、P 2p高分辨XPS的谱峰向高结合能方向偏移了0.2-0.4 eV,而O 1s高分辨XPS的谱峰向高结合能方向偏移了0.4-0.5 eV,化学位移与Ta5+电负性较强有关。热分析表明Ta掺质提高了 RTP晶体的热稳定和比热性能。特别地,温度在300℃C时,掺杂浓度9 mol%的RTP:Ta晶体的比热是RTP晶体的1.5倍。在温度范围25-350℃内,RTP:Ta晶体的热扩散系数是0.4-1.6 mm2/s,热传导系数是1.2-2.2 W m-1·K-1。RTP:Ta晶体的透过范围是0.35-4.5 μm,透过率达到85%,紫外截止边比RTP晶体红移了 6 nm。波长在532 nm时,RTP:Ta晶体在a、b和c叁个方向上的吸收系数分别为0.42 cm-1、0.38 cm-1和0.1010m-1;波长在1064 nm时,RTP:Ta晶体在a、b和c叁个方向的吸收系数分别为0.19 cm-1、0.15 cm-1和0.06 cm-1。RTP:Ta晶体是一种热学性能优于RTP晶体、吸收损耗更低的光学晶体。(3)研究了 Ta掺质对RTP晶体非线性光学性能的影响,并利用X射线衍射和同步辐射XAFS技术研究了 RTP:Ta晶体非线性光学性能与结构的关系,包括掺质离子的占位倾向、键长、Ti06八面体扭曲程度等微观结构。倍频性能测试表明,Ta掺质有效地提高了 RTP晶体的非线性光学性能。特别地,当Ta掺杂浓度达到9 mol%时,RTP:Ta晶体的SHG强度是RTP晶体的1.59倍。因此,RTP:Ta晶体具有优良的非线性光学性能,是一种潜在的非线性光学晶体。Rb0.94Ti0.94Ta0.06OPO4和Rb0.90Ti0.90Ta0.10OPO4晶体的单晶结构研究表明,随着Ta掺质的增加,Ti(1)06八面体和Ti(2)O6八面体的体积差增大。Ta5+阳离子倾向于占据RTP晶体中Ti(1)位置。这是由于Ti(1)位置受到Rb+阳离子的静电斥力较弱,导致Ta5+阳离子优先占据Ti(1)位置。Ta5+异价取代Ti4+造成RTP晶体中产生Rb空位,且Rb空位在Ti(2)位置产生较多,造成Rb(2)O9笼比Rb(1)O9笼扩张得更大。在RTP型晶体(RTP:Ta,RTP:Nb,RTP)中,Ti(1)06八面体的扭曲程度大于Ti(2)O6八面体的扭曲程度。RTP:Ta晶体结构中高度扭曲的Ti06八面体和较短的Ti-O键,使得其具有与RTP晶体相当的非线性光学性能。X射线吸收近边结构分析表明,Ta掺质增大了RTP晶体中Ti06八面体的扭曲程度,从而提高了晶体的倍频性能。(4)利用高温溶液法探索了Ta,Yb双掺RTP晶体的生长条件,比较了不同浓度Ta,Yb双掺RTP晶体的电子结构和键性强弱,讨论了 Ta,Yb掺质对RTP晶体光学性能的影响,并分析了不同占位Yb3+的发光性能。在优化晶体生长条件的过程中,成功生长了没有包裹体的RTP:Ta,Yb晶体,尺寸达到3×30×15 mm3。XRD测试表明RTP:Ta,Yb晶体的物相纯度高,结晶性好。高分辨XRD测试表明RTP:Ta,Yb晶体的均匀性和完整性好,其晶体质量与RTP晶体接近。EPMA组分分析表明,Ta的分凝系数介于0.97-1.28,Yb的分凝系数介于0.13-0.37。Ta5+能够有效地增大Yb3+在RTP晶体中的浓度,Yb3+在RTP晶体中的浓度达到1.26×1020 atom/cm3,能够满足发光要求。利用高分辨XPS全面研究了 RTP:Ta,Yb晶体的电子结构。Ta,Yb掺质造成RTP晶体中元素结合能的化学位移,Rb 3d增大了 0.4-0.6 eV,Ti 2p和P 2p增大了 0.3-0.4 eV,O 1s增大了 0.4-0.5 eV。随着Ta、Yb掺杂浓度的提高,Ti-O离子键的强度先减弱后增大,P-O共价键的强度先增大后减弱。RTP:Ta,Yb晶体中Ta 4f7/2的结合能为26.4-26.5 eV,自旋-耦合分裂的能量为1.9 eV。RTP:Ta,Yb晶体的透过范围在0.35-4.5 μm,透过率为83%。RTP:Ta,Yb晶体在透光范围内吸收特性好,吸收损耗少。Yb3+的发射峰位于972 nm(2F5/2(0')→2F7/2(0))、1002 nm(2F5/2(0')→2F7/2(1))、1023 nm(2F5/2(0')→2F7/2(2))、1050 nm(2F5/2(1')→2F72(3))和 1071 nm(2F5/2(0')→2F7/2(3)),其中波长972 mm处为晶体的主发射峰。由于Yb3+在RTP晶体中占据了 Ti(1)和Ti(2)两种位置,其在RTP结构的晶体场中能级较复杂。利用低温发射光谱的实验,我们推算了 Ti(1)和Ti(2)位置Yb3+的基态和激发态能级能量。RTP:Ta,Yb晶体结合了 RTP:Ta晶体良好的非线性光学性能和Yb3+在1 μm附近良好的发光性能,是一种具有潜在应用价值的自倍频光学晶体。(5)采用高温溶液法成功生长出暗蓝色的新型无水钾镁矾结构的Rb2Ti2-xYbx(P04)3晶体,分析了晶体物相、形貌和组分,并利用X射线单晶衍射和X射线光电子能谱技术研究了基团连接和键性强弱等晶体微观结构,同时,表征了该晶体的热学和上转换发光性能。利用XRD确定其物相纯度高,并利用EPMA 定量分析确定其分子式为 Rb2Ti0.80Yb1.20(P04)3。Rb2Ti0.80Yb1.20(P04)3晶体的理论密度是 4.378g/cm3,晶胞参数是 a=10.2114(9)A,V=1064.8(3)A3。Yb3+离子在Ti(1)位置的占有率为0.751,在Ti(2)位置的占有率为0.449。Ti(1)06八面体的体积较大,能够容纳更多离子半径较大的Yb3+,这与Yb3+离子倾向于占据Ti(1)位置保持一致。Ti(2)O6八面体的扭曲程度较大,其扭曲程度为1.48×10-4,其O-Ti-O键角为172.0(4)°;P04四面体在一定程度上扭曲,其扭曲程度为3.76×10-4。Rb(2)012笼比Rb(1)O12笼稍大,另外,Rb(2)离子到Ti06八面体和P04四面体的距离均大于Rb(1)离子。Rb2Ti0.80Yb1.20(PO4)3晶体中Rb 3d5/2、Ti 2p3/2、P 2p、O1s、Yb 4d5/2的结合能分别是 109.4 eV、459.4 eV、133.1 eV、530.9 eV、185.1 eV。相比于RTP晶体,其各元素结合能增加了 0.1-0.7 eV。相比于Rb2Ti1.95Yb0.05(PO4)3晶体,其各元素结合能增加了 0.1-0.5 eV。在键性强弱方面,相比于RTP晶体和Rb2Ti1.95Yb0.05(P04)3晶体,Rb2Ti0.80Yb1.20(P04)3晶体具有较强的Ti-O离子键和较弱的P-O共价键。相比于Yb2TiO5晶体和Yb203晶体,Rb2Ti0.80Yb1.20(PO4)3晶体具有较弱的Yb-O离子键。晶体的熔点和分解点分别在1 150℃和 1180℃附近。在 25-300℃温度内,其比热在 0.482-0.575 J.g-1.K-1。在980 nm激光激发下,Rb2Ti0.80Yb1.20(PO4)3晶体表现出强的上转换发光性能,其蓝光发射峰波长为486 nm,峰宽约10 nm,荧光寿命为6.56 μs。我们的研究表明,Rb2Ti0.80Yb1.20(PO4)3晶体是一种热学性能良好的具有应用前景的上转换晶体。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-19）
姚文苇[2]（2015）在《掺质YAP晶体结构及释光性能》一文中研究指出YAP晶体以其斜方晶系结构导致的各向异性和高低增益的单晶取向的结构优势,使其具有熔点低、晶体生长提拉速度快的优势、稀土离子在YAP晶体分凝系数大,输出线偏振激光等优势,成为一种广泛应用的激光晶体和闪烁晶体基质材料计量材料,广泛于电离辐照计量领域。本文首先介绍了掺质YAP晶体相比YAG晶体作为释光材料具备的结构优势;然后,详细分析了几种掺质(铈、锰、铜)铝酸钇晶体的的释光性能。(本文来源于《企业导报》期刊2015年17期）
李志全,刘正君,沙晓鹏[3]（2009）在《利用掺质KTP晶体提高激光倍频功率》一文中研究指出提出了利用掺Yb3+KTP晶体对1064nm红外激光进行外腔倍频,在分析了KTP晶体的晶格结构和稀土元素镱离子的能级结构的基础上,重点研究了用掺杂晶体实现激光器外腔倍频的可行性。理论预计当激光通过晶体时,先放大后倍频,可改善倍频效应,提高输出功率。经试验验证,掺杂晶体能将倍频效应提高4.8%。(本文来源于《2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集（上册）》期刊2009-11-21）
李静,韩树娟,王继扬[4]（2009）在《稀土掺质YAl_3(BO_3)_4系列晶体生长》一文中研究指出激光二极管泵浦的固体激光器由于具有效率高、寿命长和体积小等优点,广泛应用在军事、医学、光通讯、激光显示等方面,探索性能优良的激光晶体成为材料研究领域的热点之(本文来源于《第15届全国晶体生长与材料学术会议论文集》期刊2009-11-06）
张明荣,张春生,范宇红,葛云程,赵朝中[5]（2008）在《以氯化铈为掺质的溴化镧晶体的闪烁性能》一文中研究指出最近,一些兼具高光输出、高能量分辨率以及快衰减特性的稀土卤化物晶体,如氯化镧(铈)(LaCl_3:Ce)、溴化镧(铈)(LaCl_3:Ce)以及溴化铈(CeBr_3)的出现,对在闪烁体应用领域里占据主导地位已达50多年的碱金属碘化物类闪烁晶体,包括碘化钠(铊)(Nal:T1)、碘化铯(铊)(CsI:T1)以及碘化铯(钠)(CsI:Na)等传统闪烁晶体提出了严峻的挑战,并成为研究、开发及应用的热点。本文简要介绍以氯化铈为掺质的溴化镧晶体(La(Br,Cl)_3:Ce)的制备及其闪烁性能的测试结果,并与以溴化铈为掺质的溴化镧晶体(LaBr_3:Ce)进行了比较。以高纯无水的溴化镧、氯化铈或溴化铈为原料,采用高真空熔封的自制石英坩埚,在自制的大气下降炉中,以优化的工艺白发成核地生长出了不同铈离子浓度的(本文来源于《中国晶体学会第四届全国会员代表大会暨学术会议学术论文摘要集》期刊2008-07-27）
李静,赵洪阳,徐国纲,王继扬[6]（2007）在《稀土掺质YAB系列晶体生长》一文中研究指出激光二极管泵浦的固体激光器由于具有效率高、寿命长和体积小等优点,广泛应用在军事、医学、光通讯、激光显示等方面,探索性能优良的激光晶体成为材料研究领域的热点之一。自倍频晶体集激光和倍频两种功能于一体,是一种性能优良(本文来源于《《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集》期刊2007-08-01）
艾琳[7]（2006）在《掺质TGS系列晶体生长与性能研究》一文中研究指出铁电体硫酸叁甘氨酸(TGS)晶体因其室温下具有具有较大的热释电系数和较小的介电常数,在红外区有强烈的吸收,热释电灵敏度高,易于从水溶液中培育出均匀透明大尺寸晶体等显着特点而被广泛应用于热释电红外探测器,热学成像及其他红外灵敏元件的应用。但同时,随着使用时间的加长,TGS晶体也存在着退极化倾向,这是制约其应用的一个严重的缺陷。如何提高其热释电性能,避免或减小退极化一直是对该晶体研究的重点。本文采用水溶液缓慢降温法生长了包括单掺及双掺在内18种TGS系列晶体,系统地研究了不同掺质及浓度对TGS晶体生长形态的影响,并对其晶胞参数,热释电性能参数(热释电系数,介电常数,介质损耗,居里点,自发极化强度及品质因子),电滞回线及内偏压场进行了测试,通过分析发现:掺质均成功地进入TGS晶体格位;晶体的生长形态,热释电性能,介电性能及铁电性能均随取代基的种类及浓度不同而发生变化。同时探讨了掺质对晶体生长形态及晶体热释电性能的影响机制,验证了掺质中的功能基团和掺质分子本身的特征(分子极性,分子结构及掺质分子间的相互作用)对TGS晶体形态及性能的影响。实验中发现多种取代基TGS系列晶体性能较纯TGS晶体有所提高:14.4% 3-氯丙酸TGS晶体的介电常数很小,是纯TGS晶体的0.22倍,品质因子也有所提高;掺4.4%叁氟乙酸+4.4%丙叁醇TGS晶体的热释电系数P(25℃)是纯TGS晶体的2倍,品质因子也达到纯TGS晶体的3倍;而掺质晶体的居里温度均比纯TGS晶体有所提高。可以预见,在TGS晶体中掺入强吸电子基团的基础上再有选择掺入其它掺质是探索TGS晶体改性研究的一条有效途径。(本文来源于《北京工业大学》期刊2006-05-01）
王晓丹,赵志伟,徐晓东,宋平新,姜本学[8]（2006）在《不同Yb掺质浓度的Yb:Y_3Al_5O_(12)晶体激光性能的比较》一文中研究指出采用提拉法生长了Yb3+掺质浓度为5%原子分数、50%原子分数和100%原子分数的Yb:Y3A l5O12(Yb:YAG)晶体,系统地分析了不同Yb3+掺质浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱。从吸收峰和吸收系数可以看出采用940nm LD泵浦叁种不同浓度的Yb:YAG晶体都比较合适。随着Yb3+离子掺质浓度的增高,晶体中出现的自吸收现象越为明显。通过对叁种不同Yb掺质浓度晶体激光性能参数的计算,得出高掺质浓度Yb:YAG和YbAG晶体是有前景的激光增益介质。(本文来源于《人工晶体学报》期刊2006年02期）
谢勇平[9]（2004）在《掺质Ca_3（VO_4）_2晶体生长与光谱性质的研究》一文中研究指出钒酸钙晶体（Ca3(VO4)2）是目前少有的几种高居里点铁电体之一，铁电相变温度为1110℃。它的非线性系数可与KDP晶体相比。因此，它很有希望成为激光基质或激光自倍频基质。 本文尝试了液相,固相合成,固液结合叁种方法合成原料,并用红外光谱，差热分析和X-射线粉末衍射对合成的产物进行了表征，结果表明，只有固相合成法才能生成纯度较高的Ca3(VO4)2原料。用Czochraski法（提拉法）生长了不同掺杂浓度的Yb: Ca3(VO4)2和Yb:Er: Ca3(VO4)2晶体，对晶体生长条件，气氛以及开裂原因进行了研究。 测试了不同掺杂浓度的Yb: Ca3(VO4)2晶体的偏振吸收光谱，非偏振吸收光谱，荧光光谱，计算了Yb3+的2F7/2-2F5/2能级跃迁的发射截面，辐射跃迁几率，辐射寿命等光谱参数。同时测试了Yb:Er: Ca3(VO4)2晶体的偏振吸收光谱与非偏振荧光光谱，用J-O理论计算了Er3+各能级跃迁的光谱参数，并讨论了Yb3+- Er3+之间的能量转移过程。(本文来源于《福州大学》期刊2004-05-01）
张怀金,王继扬,胡小波,徐现刚,蒋民华[10]（2003）在《稀土掺质YCOB系列晶体生长》一文中研究指出YCa_4O(BO_3)_3(YCOB)是一种性能优良的非线性光学晶体。可以用提拉法得到大尺寸、高光学质量的YCOB晶体,且该晶体具有较高的激光损伤阈值,与其它的硼酸盐晶体不同的是,YCOB晶体不潮解。因此YCOB晶体是良好的非线性光学材料。用稀土离子替代YCOB晶体中的钇离子,就可以形成激光晶体和自倍频晶体,例如Nd:YCOB晶体已经实现了自倍频绿光输出。在本论文中,我们主要进行多种稀土离子掺质的晶体研究。使用Tm_2O_3,Yb_2O_3,Er_2O_3,Pr_6O_(11),Dy_2O_3,H_3BO_3,(本文来源于《中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集》期刊2003-06-30）
掺质晶体论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
YAP晶体以其斜方晶系结构导致的各向异性和高低增益的单晶取向的结构优势,使其具有熔点低、晶体生长提拉速度快的优势、稀土离子在YAP晶体分凝系数大,输出线偏振激光等优势,成为一种广泛应用的激光晶体和闪烁晶体基质材料计量材料,广泛于电离辐照计量领域。本文首先介绍了掺质YAP晶体相比YAG晶体作为释光材料具备的结构优势;然后,详细分析了几种掺质(铈、锰、铜)铝酸钇晶体的的释光性能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
掺质晶体论文参考文献
[1].李自清.Ta，Yb掺质RbTiOPO_4光学晶体的微观结构与性能研究[D].山东大学.2019
[2].姚文苇.掺质YAP晶体结构及释光性能[J].企业导报.2015
[3].李志全,刘正君,沙晓鹏.利用掺质KTP晶体提高激光倍频功率[C].2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集（上册）.2009
[4].李静,韩树娟,王继扬.稀土掺质YAl_3(BO_3)_4系列晶体生长[C].第15届全国晶体生长与材料学术会议论文集.2009
[5].张明荣,张春生,范宇红,葛云程,赵朝中.以氯化铈为掺质的溴化镧晶体的闪烁性能[C].中国晶体学会第四届全国会员代表大会暨学术会议学术论文摘要集.2008
[6].李静,赵洪阳,徐国纲,王继扬.稀土掺质YAB系列晶体生长[C].《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集.2007
[7].艾琳.掺质TGS系列晶体生长与性能研究[D].北京工业大学.2006
[8].王晓丹,赵志伟,徐晓东,宋平新,姜本学.不同Yb掺质浓度的Yb:Y_3Al_5O_(12)晶体激光性能的比较[J].人工晶体学报.2006
[9].谢勇平.掺质Ca_3（VO_4）_2晶体生长与光谱性质的研究[D].福州大学.2004
[10].张怀金,王继扬,胡小波,徐现刚,蒋民华.稀土掺质YCOB系列晶体生长[C].中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集.2003
标签：Ta; Yb掺质RbTiOPO_4晶体; 生长优化; 微观结构; 光学性能;