一种铥、钬掺杂铌酸铋发光材料及其晶体生长方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发光材料和晶体生长技术领域，尤其涉及一种铥、钬掺杂铌酸铋发光 材料及其晶体生长方法。
【背景技术】
[0002] 在低对称性的晶体中，对于处于低对称性的发光激活离子如稀土离子来说，低对 称性有利于解除跃迀宇称禁戒，增强发光效率，同时低对称性晶体有各向异性物理性质，利 用其作为激光工作物质时可直接获得偏振激光。铌酸铋属于三斜晶系，其中Bi离子的格位 对称性为&，当掺杂激活离子替代Bi离子的格位时，激活离子将占据(^对称格位，且有两种 格位，有利于晶场能级分裂加宽及发光跃迀的宇称禁戒解除，提高发光效率，有望用作荧光 和激光材料，在显示、激光技术等领域获得应用。
【发明内容】
[0003] 基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种铥、钬掺杂铌酸铋发光材料及 其晶体生长方法，获得性能优良的发光材料，有望用于显示和激光技术领域。
[0004] 本发明提出的一种铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，具有以下化学式组成： TmyHozBii-y-zNb〇4,其中0.0001 <y<0.1，0.0001 <z <0.1〇
[0005] 本发明还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤：
[0006] S1、将含铥化合物、含钬化合物、含铋化合物、含铌化合物混合均匀后，进行合成反 应得到化学式为TmyHozBh-y-zNbCk的多晶原料；
[0007] S2、将化学式为TmyHozBh-y-zNKk的多晶原料进行压制得到生长晶体原料；
[0008] S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用熔体法晶 体生长方法进行生长得到铥、钬掺杂铌酸铋发光材料。
[0009] 优选地，S1中，合成反应为高温固相反应、液相合成或气相合成。
[0010] 优选地，S1的具体操作如下：按摩尔份将y份Tm2〇3、z份H〇2〇3、（l-y_z)份Bi2〇3和1份 Nb2〇5混合均匀后，升温至800~1100°C进行固相反应得到化学式为TmyHozBh-y-zNKk的多晶 原料；
[0011]其反应方程式如下：.yTm203 + .zil〇；2〇3+(O、-zjBi2〇3+Nb2〇5. -^ 2 T m,.Ho,Bi/_ ,_,Nb04〇
[0012] 优选地，S2的具体操作步骤为:将化学式为TmyHozBh-y-zNKk的多晶原料进行压制， 然后烧结得到生长晶体原料，烧结温度为800~1100°C，烧结时间为10~72h。
[0013] 优选地，S3中，熔体法晶体生长方法为提拉法、坩埚下降法、温梯法、热交换法、泡 生法、顶部籽晶法、助熔剂晶体生长方法中的一种。
[0014] 优选地，S3中，当熔体法晶体生长方法为提拉法、坩埚下降法或顶部籽晶法时，采 用籽晶定向生长，籽晶为TmyHozBh- y-zNb04或BiNb04单晶。
[0015] 优选地，籽晶方向为〈100>、〈010>或〈001>方向。
[0016 ]优选地，当铥、钬掺杂铌酸铋发光材料中某种元素的分凝系数为k，k = 0.01~1，则 ryi rn =―丨一，其中m为S1中含该元素化合物的质量，η为该元素在TmyHozBii-y- zNb〇4中所含物 k 质的量，Μ为含该元素化合物的摩尔质量。
[0017] 本发明所得TmyHozBii-y-zNb〇4可用作发光显示材料、2μηι激光工作物质等。
【具体实施方式】
[0018] 下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0019] 实施例1
[0020]本发明还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤： [0021 ] S1、按摩尔份将0.03份Tm2〇3、0.005份Ηο2〇3、0.965份Bi2〇 3和1份恥2〇5混合均匀后， 升温至1000°C进行固相反应得到化学式为Tmo. Q3HoQ. 965Nb〇4的多晶原料；
[0022] 其反应方程式如下：0.03丁丨1!203 + 0.0051-1〇203+0.965別20；；+\1:> 205 2 Tm。():5H〇Qi()〇5Bi〇.965Nb〇4。
[0023] S2、将化学式为Tmo. Q3HoQ. QQ5Bi(). 965Nb〇4的多晶原料进行压制，然后烧结得到生长晶 体原料，烧结温度为900°C，烧结时间为50h;
[0024] S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用提拉法进 行籽晶定向生长得到铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，籽晶为Tmo. Q3HoQ.QQ5Bi().965Nb〇4单晶，籽晶 方向为〈100>方向。
[0025] 实施例2
[0026]本发明还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤： [0027] S1、按摩尔份将0.005份 Tm2〇3、0.1 份H〇2〇3、0.8999份Bi2〇3 和 1 份Nb2〇5 混合均匀后， 升温至950°C进行固相反应得到化学式为Tmo.otxnHoo.iBio.si^NbCk的多晶原料，其中Tm元素 的分凝系数为0.02;
[0028] 其反应方程式如下：0 000 j 1??? + 0.1 高温 > 2 Tm〇 .〇()〇 ] Η〇α 1B i〇 .8999Nb〇4。
[0029] S2、将化学式为Tmo.txmHouBio.si^NbOA的多晶原料进行压制，然后烧结得到生长 晶体原料，烧结温度为850°C，烧结时间为64h;
[0030] S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用坩埚下降 法进行轩晶定向生长得到镑、钦惨杂银酸祕发光材料，轩晶为Tm〇. QQQlHOQ. lBio. 8999Nb〇4单晶， 籽晶方向为〈〇1〇>方向。
[0031] 实施例3
[0032] 本发明还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤：
[0033] S1、按摩尔份将0.2份Tm2〇3、〇. 001 份 H〇2〇3、〇. 7995份 Bi2〇3 和1 份 Nb2〇5 混合均匀后， 升温至900°C进行固相反应得到化学式为TmQ.2H〇Q.()()()5Bi().7995Nb〇4的多晶原料，其中Ho兀素 的分凝系数为0.5;
[0034]其反应方程式如下：OJTrrbCh + O.OOOSHi^C^+OjyySBhCh+NhO.-、^^ 2 Tm〇.2H〇〇.〇〇Q5Bi().7995Nb〇4。
[0035] S2、将化学式为TmQ.2H〇().()()()5Bi().7995Nb〇4的多晶原料进行压制，然后烧结得到生长 晶体原料，烧结温度为800°C，烧结时间为72h;
[0036] S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用顶部籽晶 法进行籽晶定向生长得到铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，籽晶为THU). 2H〇0. _5Bi〇. 7995Nb〇4单晶， 籽晶方向为〈〇〇1>方向。
[0037] 实施例4
[0038] 本发明还提出的上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤：
[0039] S1、按摩尔份将0.05份Tm2〇3、0.05份Ho2〇3、0.9份Bi 2〇3和1份恥2〇5混合均匀后，升温 至1050°C进行固相反应得到化学式为TmQ.()5H〇().()5Bi(). 9Nb〇4的多晶原料；
[0040]其反应方程式如下：0.05Tm203 + 0 05Ho203+0..9Bi203+Nb 205 > 2 Tma()5Ho0.05Bi0.9NbO 4 〇
[0041 ] S2、将化学式为Tmo. Q5H〇Q. Q5Bio. 9Nb〇4的多晶原料进行压制，然后烧结得到生长晶体 原料，烧结温度为1 〇〇〇°C，烧结时间为24h;
[0042] S3、将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用热交换法 进行生长得到铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，籽晶为BiNb〇4单晶，籽晶方向为〈010>方向。
[0043]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种镑、铁渗杂妮酸祕发光材料，其特征在于，具有W下化学式组成：Tm用OzBii-y- zNb〇4,其中 0.0001 <y <0.1，0.000! <z <0.1。2. -种如权利要求1所述镑、铁渗杂妮酸祕发光材料的晶体生长方法，其特征在于，包 括如下步骤： 51、 将含镑化合物、含铁化合物、含祕化合物、含妮化合物混合均匀后，进行合成反应得 到化学式为TmyHozBii-y-zNb化的多晶原料； 52、 将化学式为TmyHozBii-y-zNb化的多晶原料进行压制得到生长晶体原料； 53、 将生长晶体原料加热至烙融状态得到晶体生长初始烙体，然后采用烙体法晶体生 长方法进行生长得到镑、铁渗杂妮酸祕发光材料。3. 根据权利要求2所述镑、铁渗杂妮酸祕发光材料的晶体生长方法，其特征在于，S1中， 合成反应为高溫固相反应、液相合成或气相合成。4. 根据权利要求2或3所述镑、铁渗杂妮酸祕发光材料的晶体生长方法，其特征在于，S1 的具体操作如下：按摩尔份将y份Tm2〇3、z份H〇2〇3、（1-y-z)份Bi2〇3和1份佩2〇5混合均匀后，升 溫至800~1100°C进行固相反应得到化学式为TmyHozBii-y-zNb化的多晶原料。5. 根据权利要求2-4任一项所述镑、铁渗杂妮酸祕发光材料的晶体生长方法，其特征在 于，S2的具体操作步骤为:将化学式为TmyHozBii-y-zNb化的多晶原料进行压制，然后烧结得到 生长晶体原料，烧结溫度为800~1100°C，烧结时间为10~72h。6. 根据权利要求2-5任一项所述镑、铁渗杂妮酸祕发光材料的晶体生长方法，其特征在 于，S3中，烙体法晶体生长方法为提拉法、相蜗下降法、溫梯法、热交换法、泡生法、顶部巧晶 法、助烙剂晶体生长方法中的一种。7. 根据权利要求6所述镑、铁渗杂妮酸祕发光材料的晶体生长方法，其特征在于，S3中， 当烙体法晶体生长方法为提拉法、相蜗下降法或顶部巧晶法时，采用巧晶定向生长，巧晶为 TmyH〇zBii-y-zNb〇4或 BiNb〇4单晶。8. 根据权利要求7所述镑、铁渗杂妮酸祕发光材料的晶体生长方法，其特征在于，巧晶 方向为<100〉、<010〉或<001〉方向。9. 根据权利要求2-8任一项所述镑、铁渗杂妮酸祕发光材料的晶体生长方法，其特征在 于，当镑、铁渗杂妮酸祕发光材料中某种元素的分凝系数为k，k = 0.01~1，则m = ^，其 k 中m为S1中含该元素化合物的质量，η为该元素在TmyHozBii-y-zNb化中所含物质的量，Μ为含该 元素化合物的摩尔质量。
【专利摘要】本发明公开了一种铥、钬掺杂铌酸铋发光材料，具有以下化学式组成：TmyHozBi1-y-zNbO4，其中0.0001≤y≤0.1，0.0001≤z≤0.1。本发明还公开了上述铥、钬掺杂铌酸铋发光材料的晶体生长方法，包括如下步骤：将含铥化合物、含钬化合物、含铋化合物、含铌化合物混合均匀后，进行合成反应得到化学式为TmyHozBi1-y-zNbO4的多晶原料；将化学式为TmyHozBi1-y-zNbO4的多晶原料进行压制得到生长晶体原料；将生长晶体原料加热至熔融状态得到晶体生长初始熔体，然后采用熔体法晶体生长方法进行生长得到铥、钬掺杂铌酸铋发光材料。本发明可用作发光显示材料、2μm激光工作物质等。
【IPC分类】C30B15/00, C30B29/30, C30B11/02
【公开号】CN105568384
【申请号】CN201610069318
【发明人】张庆礼, 林东晖, 刘文鹏, 孙贵花, 罗建乔, 彭方, 殷绍唐, 窦仁勤
【申请人】中科九曜科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月28日