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专利号: 2020103072308
申请人: 江苏师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 晶体生长〔3〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种混合稀土‑过渡元素掺杂的上转换激光晶体,其特征在于:所述上转换激光晶体

3+ 3+

为石墨烯量子点:Yb /Er :NaYF4/ZrF4,以四氟钇钠和四氟化锆的混合晶体为基质,四氟钇钠和四氟化锆的摩尔比为100:0.5~5,还掺杂以摩尔比计的下列各组分:

3+

1~5%的Yb

3+

0.5~1.5%的Er

0.005~0.03%的石墨烯量子点。

2.根据权利要求1所述的一种混合稀土‑过渡元素掺杂的上转换激光晶体,其特征在

3+ 3+

于:所述四氟钇钠和四氟化锆的摩尔比为100:(0.2~2),Yb 的掺杂量为2.6~3.2%,Er的掺杂量为1.1~1.3%,石墨烯量子点的掺杂量为0.012~0.026%。

3.根据权利要求1所述的一种混合稀土‑过渡元素掺杂的上转换激光晶体,其特征在

3+ 3+

于:所述四氟钇钠和四氟化锆的摩尔比为100:1,Yb 的掺杂量为2.8%,Er 的掺杂量为

1.2%,石墨烯量子点的掺杂量为0.018%。

4.权利要求1中所述混合稀土‑过渡元素掺杂的上转换激光晶体的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

S1:将单层氧化石墨烯加入聚乙烯醇水溶液中制得浓度为2mg/mL~10mg/mL的氧化石墨烯分散液,加入氧化镱、氧化铒和3~5倍单层氧化石墨烯质量的聚甲基吡咯烷酮,分散均匀后,转移至坩埚中,将坩埚置于马弗炉中煅烧,用60~90℃的热水洗涤坩埚中固体混合物,干燥制得镱铒掺杂的石墨烯量子点;

S2:将NaYF4加入10~20倍质量的乙醇中,搅拌同时加入ZrF4,加热至40~60℃,搅拌下加入体积比为3:2的乙酰丙酮/水混合溶剂,室温下静置老化2~3天,得凝胶;

S3:将步骤S1所得的镱铒掺杂的石墨烯量子点加入步骤S2所得凝胶中,搅拌均匀后,干燥,得分散体系;

S4:将步骤S3所得的分散体系加入乙醇中,超声分散均匀,蒸除溶剂,成型,烧结,得烧结料;

S5:将烧结料放入生长炉的铱金坩埚中,以纯的β‑Ga2O3晶体作为生长用的籽晶,生长炉抽低真空至炉压<10Pa后,充入Ar气,1380~1420℃加热并恒温0.5~0.8h,再充入CO2气体,继续升温至1800~1900℃,恒温;将籽晶浸入模具上端熔体,待籽晶与熔体充分熔接后,依次进行引晶缩颈、放肩、等径生长的晶体生长过程,晶体生长结束后,脱模、退火冷却,即得混合稀土‑过渡元素掺杂的上转换激光晶体。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中,聚乙烯醇水溶液的质量百分比浓度为6~8%;煅烧工艺为:以1.5~5℃/分钟的速度升温至500~600℃后,在空气氛围中煅烧2~8h,自然降温至室温。

6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:步骤S2中,所述乙醇和乙酰丙酮/水混合溶剂的体积比为25~40:1。

7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述步骤S3中,干燥工艺为:60℃干燥

8~24h。

8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述步骤S4中,烧结的工艺条件为空气气氛下,1500~1700℃恒温15~20h。