在多工位炉上CeO2Bi12SiO20单晶生长的研究(Ⅱ)-空间生长实验部分.pdf

第10卷第2期 无机材料学报 V01．19No2 of Materials Mar．2004 2004年3月 Journal Inorganic 文章编号：1000—324X(2004)02—0283-06 在多工位炉上Ce02：Bil2Si020单晶生长的研究(Ⅱ) 一空间生长实验部分 周燕飞1，王锦昌1，唐连安1，陈诺夫2，陈万春3 (1．中国科学院上海硅酸盐研究所，上海200050；2中国科学院半导体研究所，北 京100083；3中国科学院物理研究所，北京100080 摘 要：掺Ce：Bi-zSiO。o单晶在神舟3号(SZ-3)飞船卜成功地进行了空间生长，得到晶体 尺寸为庐10mmx40mni将空间乍长的晶体和地面生长晶体对比发现：空间生长晶体的外观同 地面生长晶体有明显差异．分析测试空间和地面晶体的X射线摇摆曲线、吸收曲线和喇曼光 谱，结果表明：空间生长掺Ce：BSO晶体的结构完整性优于地面生长的晶体，掺Ce对BSO 晶体光学性能的影响空间制备晶体要大于地面制备的晶体 关键词：掺铈硅酸铋(Ce：BSO)；晶体生长；微重力，多工位炉；喇曼光谱 中图分类号：078 文献标识码：A 1引言 硅酸铋Bil2Si020(简称BSO)晶体由于其优良的光折变效应．广泛用在光数据存储、实 时全息术、空间光调制器等光学信息处理等领域【“…． Bil2Si020晶体属于立方晶系，体心结构，空间群为123BSO晶体的总体结掏为填隙排 列，由Si—O四面体和七配位的Bi一0多面体共顶点连接而成吼在BSO晶体巾未被si等离 子占据的空位很多，掺人杂质离子，易占据si或Bi的空位．目前对掺杂的BSO晶体的生 长和性能研究工作已有许多报道[7“…，研究发现掺杂离子的种类和数量会不同程度地影响 BSO晶体的光学性能，同时易引起晶体组分的不均匀p，l“． BSO晶体的组分变化和存在的缺陷会严重影响其光学性能和应用，因此借助于空间微 重力的优越环境来研究掺Ce：BSO晶体的生长机理及缺陷对晶体光学性能的影响．在空间 由重力引起的熔体浮力对流、溶质沉淀和熔体静压力明显削弱，可以实现以纯扩散方式为 主的晶体生长，并使生长界面保持稳定，从而可显著提高掺杂晶体的组分均匀性和结构完 整性，有利于扩展其在光通信和信息存储方面的应用． 本文对在神舟3号飞船上生长掺Ce：BSO晶体的形貌、结构和光学性能进行了分析并同 地面生长的晶体进行了对比． 0404 收稿日期：2003—0307，收到修改稿日期：2003 shcncacCi2 E-mail：yfzttou(@sunm 作者简介．周燕飞(1965一)，女，硕士．副研究员 万方数据 无机材料学报 19卷 2实验 选用原料纯度为99 o．01wt％的Ce02经混料，熔化、浇铸成Ce：Bil2Si020的多晶料棒考虑到Ce：BSO的掺杂 浓度很低，纯BSO晶体和掺杂BSO晶体的结构差异小，因此选用纯BSO晶体作为籽晶， 籽晶的生长方向为111．将籽晶和Ce：BSO多晶料棒装入白行设计的专为空间生长实验 所准备的石英安瓶中【“J，然后将封接好的Ce：BSO样品安瓿放人多工位炉进行晶体生长实 验． 长过程巾的重力水平约为10～g 为了同空间得到的晶体进行对比，在地面将同一批次