光學(xué)浮區(qū)法GdFeO3晶體的制備及表征.pdf

1、磁光材料是指在可見和紅外光波段具有磁光效應(yīng)的光信息功能材料?？梢杂脕碇谱鞲鞣N光學(xué)器件，如磁光隔離柵、偏轉(zhuǎn)器、調(diào)制器、存儲器等功能器件。隨著光信息處理、光通信和集成光學(xué)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，從而對磁光材料及器件的需求越來越大，同時要球也越來越高。傳統(tǒng)的磁光材料YIG(釔鐵石榴石)以及稀土置換元素的石榴石結(jié)構(gòu)磁光晶體，用來制作出的磁光隔離柵、磁光開關(guān)、以及磁光傳感器等光學(xué)器件，廣泛的應(yīng)用于光纖通信領(lǐng)域。為了滿足高性能的磁光器件，以及要滿足其小型化

2、、集成化的要求，迫切需要開發(fā)快響應(yīng)高敏感的磁光晶體。近年來GdFeO3晶體以其優(yōu)良的性能，引起了人們極大的關(guān)注。
　　 然而自然界的大部分物質(zhì)都是以微晶形式存在的，像天然的具有完整結(jié)構(gòu)而且大尺寸的寶石則少之甚少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們需求，所以人們在積極探索人工的方法合成和生長新的晶體。由于GdFeO3熔點(diǎn)高達(dá)1700℃以及其熔體特殊性質(zhì)，導(dǎo)致其單晶在生長方面存在很大困難。長期以來，GdFeO3晶體生長方法主要是納米晶體的生長，以及薄

3、膜的生長，以及助熔劑法生長的小尺寸的微晶。迄今為止國內(nèi)外都很難生長出高質(zhì)量大尺寸的GdFeO3晶體。本文在調(diào)研大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，立足于光學(xué)浮區(qū)法生長技術(shù)上，系統(tǒng)研究了GdFeO3晶體生長過程中所用到的粉體和原料棒制備、晶體的生長、晶體缺陷分析以及晶體的磁學(xué)性能。
　　 在光學(xué)浮區(qū)法生長單晶過程中，制備成分組織均勻、結(jié)構(gòu)致密的多晶棒料(原料棒)是生長高質(zhì)量晶體最為關(guān)鍵的第一步。采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法制備GdFeO3粉體和多晶料。固相

4、反應(yīng)法采用Gd2O3和Fe2O3為原料，經(jīng)多次預(yù)燒，1400℃以上高溫?zé)Y(jié)得到單一相的GdFeO3多晶料。采用光學(xué)浮區(qū)法，先后進(jìn)行了自發(fā)形核和帶籽晶生長GdFeO3晶體，并討論了熔區(qū)形狀，熔區(qū)穩(wěn)定性，生長速度，旋轉(zhuǎn)速度，以及原料棒直徑等各種因素影響。通過大量的晶體生長實(shí)驗(yàn)過程，確定了穩(wěn)定生長GdFeO3晶體的工藝條件。
　　 研究了GdFeO3晶體的外表面生長條紋和晶體開裂等缺陷，深入研究了上述缺陷以及產(chǎn)生的原因，并在此基礎(chǔ)上提