[发明专利]In、Fe和Cu三掺杂铌酸锂晶体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铌酸锂晶体的制备方法。 

背景技术

铌酸锂(LiNbO₃)晶体是一种用途广泛的人工晶体，具有良好的压电、电光、声光和非线性光学性能，在全息存储、位相共轭、光波导等领域都有着极其重要的地位。 

铌酸锂晶体材料大多是相同成分组成，其总表现为锂缺少，由于晶体中严重缺锂，从而形成大量的本征结构缺陷，使铌酸锂晶体作为光折变晶体在全息存储的应用受到很大限制，主要体现在衍射率低，响应时间长，而且抗光损伤能力不高。目前，有采用掺杂Fe和Cu来提高铌酸锂晶体的衍射效率，但响应时间长，高达2579.6s，抗光损伤能力低，仅为4.30×10²W/cm²。 

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术制备的掺杂Fe和Cu的酸锂晶体存在响应时间慢和抗光损伤能力低的问题，而提供一种In、Fe和Cu三掺杂铌酸锂晶体的制备方法。 

本发明In、Fe和Cu三掺杂铌酸锂晶体由Li₂CO₃、Nb₂O₅、Fe₂O₃、CuO和In₂O₃制成；其中Li₂CO₃和Nb₂O₅的摩尔比为0.85～1.38∶1，Fe₂O₃的掺杂浓度为0.073～0.077％(质量)，CuO的掺杂浓度为0.018～0.022％(质量)，In₂O₃的掺杂浓度为0.5～1.5mol％。 

制备In、Fe和Cu三掺杂铌酸锂晶体的方法按以下步骤实现：一、称取Li₂CO₃、Nb₂O₅、Fe₂O₃、CuO和In₂O₃，其中Li₂CO₃和Nb₂O₅的摩尔比为0.85～1.38∶1，Fe₂O₃的掺杂浓度为0.073～0.077％(质量)，CuO的掺杂浓度为0.018～0.022％(质量)，In₂O₃的掺杂浓度为0.5～1.5mol％；二、将称取的Li₂CO₃、Nb₂O₅、Fe₂O₃、CuO和In₂O₃混合均匀后放入铂坩埚，然后置于650～750℃的环境中烧结1～3h，再升温至1000～1050℃烧结1～3h，冷却至室温；三、采用提拉法生长晶体：经引晶、缩颈、放肩、收肩、等径生长、拉脱和退火程序，得多 畴晶体；四、将多畴晶体放入极化炉中，室温下以450～550℃/h的速度升温至1150～1250℃，在极化电流密度为4～6mA/cm²的条件下极化1～3h，然后以70～90℃/h的速度退火，降低温度至室温，得单畴晶体；五、对单畴晶体进行氧化处理或还原处理，即得In、Fe和Cu三掺杂铌酸锂晶体；其中步骤三中引晶程序：将经过烧结的多晶料升温至熔化，并保持熔化温度30min，然后缓慢降低温度，至籽晶在熔体中不熔不化停止降温，籽晶在此温度下继续生长。 

本发明在铌酸锂晶体中掺杂元素铟(In)、铁(Fe)和铜(Cu)，在保留铌酸锂晶体原有优良性能的基础上，明显提高了铌酸锂晶体的抗光损伤能力高达0.72×10⁴～2.7×10⁴W/cm²，缩短了响应时间，仅为62.5～1780.1s。 

具体实施方式