除了主要掺杂的铈元素外,锆元素占很大比例,其含量超过10ppm,这应该是由于生长过程中少量氧化锆绝缘盖碎片落入熔体中造成的,但锆对YAP: Ce晶体[104]的闪烁特性有一定的积极影响。其他元素的含量太小,不足以引起足够数量的吸收中心。但晶体生长所用原料的纯度为5N,测量结果表明总杂质含量大于1ppm,已经超出纯度限值一个数量级。过量的杂质可能来自晶体生长过程或配料过程,因此在未来的生长和制备过程中应注意可能的杂质污染。
在排除杂质的情况下,主要考虑基体和掺杂元素本身。不同气氛退火引起的自吸收效应相反,与温度呈逐年关系,说明自吸收与离子价态的变化有关,与ce的掺杂浓度成正比。我们认为,比较大的自吸收可能是Ce离子本身,即Ce4通过氢退火转化为Ce3,削弱了自吸收,而氧退火增强了自吸收,Ce浓度越大,Ce4离子的数量相应增加。
不同厚度Ce:YAP晶体自吸收比较。湖南CeYAP晶体订做价格
首先,用提拉法生长大尺寸Ce: YAP晶体,包括改进生长设备和调整生长工艺。因为以前的生长工艺不适合生长大尺寸的Ce: YAP晶体,尤其是晶体形状、肩部和等径部分不能得到有效控制,影响晶体质量。为了解决存在的问题,我们改进了晶体生长炉的功率控制系统和重量传感系统,重新设计了坩埚和保温罩,并对温度场过程进行了适当的探索。
其次,研究了Ce:YAP晶体的自吸收机制。在实际应用中,国产Ce: YAP晶体存在严重的自吸收问题,直接影响晶体的发光效率。比较了铈离子浓度、退火、辐照和杂质对铈: YAP晶体自吸收的影响。通过分析Ce: YAP晶体的自吸收机制,发现在YAP中存在一个Ce4离子的宽带电荷转移吸收峰,其半峰全宽接近100纳米。结果表明,还原Ce4离子可以***Ce: YAP晶体的自吸收,Ce4离子可以明显猝灭Ce3离子的发光。 海南CeYAP晶体CeYAP晶体不同浓度如何辨别?
Ce: YAP晶体的退火
刚出炉的Ce:YAP单晶由于内部热应力较大,在加工过程中容易开裂,提拉法生长的晶体明显,同时由于铈离子的价态(Ce2、Ce3、Ce4)不同,高温闪烁晶体中只有三价铈离子(Ce3)作为发光中心,因此不同的退火工艺条件对高温闪烁晶体的闪烁性能有重要影响。
对于空气退火,退火温度为1000 ~ 1600,恒温时间为20 ~ 30小时,1200以下升温/降温速率为50 ~ 100,1200时升温/降温速率为30 ~ 50。使用的设备是硅碳或硅钼棒马弗炉
流动氢退火,退火温度1200-1600,恒温时间20-36小时,1200以下升温/降温速率50-100/小时,1200升温/降温速率30-50/小时。
不同温度退火的Fe: YAP样品的吸收光谱和差分吸收光谱
是Fe: YAP样品在不同温度退火后的吸收光谱和微分吸收光谱。Fe: YAP晶体的吸收光谱在203纳米、246纳米、270纳米和325纳米附近有吸收峰。差示吸收光谱显示,氢退火后264 ~ 270纳米波长范围内的吸收明显减弱,氧退火后321纳米出现差示吸收峰。可以认为246 nm和270 nm处的吸收与Fe3有关,即Fe3和Fe2之间存在跃迁[102]。除了321nm处的吸收,YAP: Fe的几个吸收峰与纯YAP晶体的吸收峰有一定距离,这不能解释纯YAP(Ce: YAP)中的其他吸收峰与铁有关。 不同气氛生长Ce: YAP晶体Ce3+ 浓度有什么不同?
经过这个电离过程,就很难从本质上区分导致电离的自由电子和这个电离过程产生的自由电子。这些二次电离事件的产物,即电离过程产生的两个电子,可以导致第三次电离、第四次电离等等,从而导致产生电子和空穴的雪崩过程,这样的层电离过程会一直持续到产生的电子和光子不能进一步电离。快电子通过与原子中电子的非弹性散射失去能量,所以闪烁过程的第二阶段可以称为电子-电子弛豫。这一阶段的0终产物是晶体中的低能电子激发:导带电子、价带空穴,中心带和价带激子。怎样才能把CeYAP晶体抛亮?安徽CeYAP晶体订做价格
气氛如何生长CeYAP晶体?湖南CeYAP晶体订做价格
ce : YaP晶体生长的温场调整
在晶体生长过程中,除了控制部分,坩埚形状和位置、保温罩结构、转速、拉速、气氛等因素都会对晶体质量产生影响。为了生长大尺寸晶体,有效改变晶体生长的温场和熔体对流状态,我们采用大直径铱坩埚进行生长,并设计了相应的保温罩系统。同时,在生长过程基本稳定后,我们通过适当改变氧化锆体系的结构和调整晶体生长的温场来寻求比较好的生长条件。
用原来的小坩埚(8050mm)生长大尺寸晶体时,晶体旋转产生的强制对流对熔体温场,有很大扰动,导致晶体直径控制问题,无法实现有效等径,从而影响晶体质量,如图3.6所示。所以我们选择了11080mm的铱坩埚,壁厚3 mm。
在晶体生长过程中,温场对晶体质量有重要影响[88]。静态下,温度场比较简单。主要考虑晶体的热传导和热辐射,可以得到晶体的温场沿轴向对称。当温度梯度沿轴向距离增大时,各分量(轴向/径向)呈指数下降,存在固液界面凹凸的临界条件。详细的计算过程和结果由Bu赖斯[97]给出。 湖南CeYAP晶体订做价格
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