發(fā)布時間：2020-05-08 17:39

【摘要】：紅外非線性光學晶體是通過激光頻率變換從而輸出可調諧中遠紅外激光的一類材料,廣泛應用于石油開采、天然氣管道泄漏探測、大氣中溫室氣體探測等民用領域,以及紅外制導導彈探測器、紅外激光偵查和巡航導彈等軍事領域�，F(xiàn)有紅外非線性光學晶體主要有AgGaQ_2(Q=S,and Se)、ZnGeP_2等,難以滿足不同應用的需求。Pb_(17)O_8Cl_(18)(POC)是近年來發(fā)展起來的一種新型紅外非線性光學晶體,其激光損傷閾值和倍頻效應優(yōu)于現(xiàn)有晶體,具有巨大的應用潛力。但該晶體生長難度大,目前文獻報道只有毫米級尺寸的晶體,甚至無法滿足各種性能的測試。本論文從POC晶體的原料合成、晶體生長及性能表征等方面開展研究工作,取得如下研究結果:(1)研究了Pb_(17)O_8Cl_(18)成分附近的局域相圖,發(fā)現(xiàn)Pb_(17)O_8Cl_(18)是穩(wěn)定的一致熔融化合物,糾正了現(xiàn)有文獻上相圖的錯誤;(2)采用固相燒結法合成了POC多晶料,先后采用微下拉法和坩堝下降法生長了POC晶體;由于組分嚴重揮發(fā),微下拉法生長只能獲得細小的晶體顆粒;通過坩堝選擇、溫場優(yōu)化、速率控制,采用坩堝下降法成功獲得了多塊厘米級晶體;最佳工藝條件如下:溫度梯度為20~30℃/cm,下降速率0.2~0.3mm/h,初始配料中PbCl_2過量以彌補組分的偏離。研究了POC晶體的晶體形貌和生長機理。(3)通過XRD和晶體結構解析,判斷所得POC晶體屬于正交晶系,所屬空間群為Fmm2(No.42),晶胞參數(shù)為a=35.4963(14)?,b=5.8320(2)?,c=16.0912(6)?,Z=3。晶體理論密度為6.413g/cm~3。POC晶體屬于無心對稱結構,它的結構中只存在Pb-O鍵和Pb-Cl鍵,其中Pb-O鍵有利于紫外和紅外截止邊的擴大。(4)測試了晶體的傅里葉紅外光譜、漫反射光譜和霍爾效應。從傅里葉紅外光譜中看出,由Pb-O鍵振動引起的吸收峰出現(xiàn)在16μm波長處,剛好避開了兩個大氣窗口,不影響晶體在紅外波段的有效利用;漫反射光譜表明,POC晶體帶隙在3.39eV,滿足紅外非線性光學晶體帶隙大于3.0eV的要求,推測POC晶體可能具有較大的激光損傷閾值;霍爾效應得到出POC晶體為P型半導體。
【圖文】：

第 4 頁 上海應用技術大學 碩士學位論文晶格常數(shù)為 a =7.8 ，b =5.7 ，c =7.2 ，β= 58°的單斜晶胞（空間群 C22h或 C22）。PbO的熔點為 896℃。PbCl2在斜方晶系（空間群 D162h-Pnma）中結晶，其晶格常數(shù)為 a = 4.534 ，b =7.623 ，c = 9.048 。1960 年 Modestova 對 PbCl2進行了熱分析和 X 射線衍射分析，結果表明，PbCl2熔點為 501℃，并且存在兩種多晶型轉變，在 422℃時從 α-PbCl2相轉變?yōu)?β-PbCl2相。1906 年，Ruer[24]過熱學分析和顯微鏡分析研究了系統(tǒng)PbO-PbCl2二元體系的相圖，發(fā)現(xiàn) PbO（熔點為 835℃）及 PbCl2（熔點為 499℃）形成三種化合物是 Pb5O4Cl2（熔點為 711℃），Pb3O2Cl2（熔點為 693℃），，PbOCl2（熔點為 524℃）。圖 1.1 為 PbO-PbCl2二元體系的相圖。

圖 2.1 微下拉法原理示意圖[32]g. 2.1 Schematic diagram of principle of micro pull-down metho化物、鹵化物、元素半導體等晶體材料都可以采用微下Fukuda 等人用微下拉法成功生長了 LiNO3、YAG、Lu使用微下拉法成功生長了 BGO、BSO 晶體，Baldochi 2.1 簡要羅列用微下拉法成功生長出的晶體[32]。表 2.1 微下拉法生長的晶體類型及相關化合物Crystal types and related compounds grown by micro pull-down化合物Ce:Y3Al5O12(YAG)[33], Tm:Lu3Al5O12(LuAG)[34], NdYb3+:Gd3Ga5O12[36], Ce3+:PrAlO3[37]Eu,Y:LiCaAlF2[38], La3+:BaCl2[39], Nd3+:LiLuF4[40]CsI[42],Tm3+:LiCaAlF6[43]Ce:SrHfO3/SrAl12O19[44],Eu2+:LiF/AlF3/CaF2[45],LiF/LiYF4[4,SrTiO/TiO[48], AlO/ZrO[49]
【學位授予單位】：上海應用技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O734

【參考文獻】

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本文編號：2654972