Cr4＋在八面体格位中的光谱特性研究.PDF

维普资讯 第 55卷 第 6期 2006年6月 物 理 学 报 Vo1．55，No．6，lune，2006 1000—3290／2006／55(06)／3193—04 ACn PHYSICA SINICA ⑥2006Chin．Phys．Soc． Cr4+在八面体格位 中的光谱特性研究 张 丹) 苏良碧 徐 军 杨秋红 张连翰 李红军 1)(中国科学 院上海光学精密机械研究所 ，上海 201800) 2)(上海大学材料科学与工程学 院，上海 200072) (2005年 12月 2113收到 ；2006年 1月 1431收到修改稿) 采用提拉法生长了cr单掺和 cr，Mg共掺 AIz0 晶体 ，后者具有900--160Ohm的宽带吸收．研究了该吸收带在不 同气氛 、不 同温度退火下 的变化规律 ．通过建立合理 的品格缺陷模 型，成功地解释了所有 的实验结果 ，并确定 Cr，Mg 共掺 Al203晶体红外波段宽吸收带属于八面体格位 中的cr=l离子 ． 关键词 ：c 离子，八面体格位，晶格缺陷 PACC：9575F，7840，81IOF 间的吸收峰属于 Cr 1．引 言 2．实 验 c 掺杂的晶体材料既是红外宽带增益介质， 又是 lbtm附近 的高效被动 Q开关 ．cI：l掺杂 的 采 用 高 纯 度 的 a—A1：O (99．999％)和 Mgo M Si04(镁橄榄石)，YAG等多种激光晶体均能够在 (99．95％)，Cr2O (99．99％)为原料 ，沿 1120)晶体 1．1—1．6．／tm 的波 段 内产 生宽带调 谐 的激 光 J． 轴，利用提拉法在 N 气氛下生长 了3种不 同掺杂 Cr ：YAG在 lktm波段具有 宽的可饱和吸 收带 ，被 浓度的晶体 ：第 1种仅掺杂 0．1wt％Cr2O ；第 2种掺 广泛地用作该波段激光器的被动 Q开关 ．无论 是激光增益特性还是可饱和吸收特性 ，一般都归属 人 0．1wt％ Cr2O 和 0．1wt％M．so；第 3种 掺 人 为处于四面体配位场结构中的cI：l+【川 ． 0．15wt％ Cr203和 0．1wt％的 Mg0．晶体 的直径为 a．A1：0，属六方晶系，具有机械强度高，热膨胀 20mm，沿着生长轴切割成厚度为 2mm的薄片 ，进行 系数小，热导性能好 ，化学组成与结构稳定 ，无有害 抛光处理后 ，采用 日本 JASCO公司的 V一570型 UV／ 光吸收，且晶体易于生长等优点 ，是一种比较理想的 VIS／NIR分光光度计测 定 了样 品的吸收光谱 ，分光 基质材料 ．a．A1：0，的结构是 O2一的六方 紧密堆积 ， 光度计测试波长 范 围为 1902500nm，分辨率为 Al¨离子填充在由0一形成的八面体 的2／3的空隙 2nm．对晶体进行不 同气氛 (H2，O，)、不 同温度下的 内，在氧化铝晶胞中，它只有六配位的八面体结构 ， 退火处理 ，退火温度分别为 800oC，1200oC． 没有其它的多面体结构 ．因此 ，可 以利用 c 掺杂 于 A1：O，晶体 中来研究 cr4在八面体配位场 中的光 3．结果与讨论 谱特性 ．而 目前 ，这方面的研究鲜有报道 ． 本文通过对 crM