[发明专利]掺杂稀土钽铌酸盐RE′xRE1-xNbyTa1-yO4发光材料及其熔体法晶体生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料和晶体生长领域，稀土Sc、Y、La、Gd、Lu掺杂，或非稀土Nb、Ta掺杂的氧化物发光材料RE′_xRE_1-xNb_yTa_1-yO₄，以及它们的熔体法晶体生长方法。

技术背景

探索新型优性能闪烁体材料是当前核物理、核医学、安检等领域的重要课题。在这些领域中，需要探测高能粒子和射线，这要求发光材料有高的阻止本领、高的发效率和和尽可能快衰减时间。由于稀土元素Sc、Y、La、Gd、Lu及Nb、Ta等元素的原子系数大，它们的化合物氧化物发光材料RE′_xRE_1-xNb_yTa_1-yO₄也具有很高的密度，因而，作为闪烁体探测材料，它们具有较高的阻止本领，同时，它们也具有较高的发光效率。从生长技术上，这些材料可用提拉法等熔体法生长出大尺寸优质单晶。因而，它们有望作为闪烁体用于高能物理和核医学领域。

发明内容

本发明的目的是提供稀土钽铌酸盐RE′_xRE_1-xNb_yTa_1-yO₄发光材料及其熔体法晶体生长方法，获得性能优良的发光材料，可用于高能物理、核医学和安检等领域。

本发明的技术方案如下：

掺杂稀土钽铌酸盐RE′_xRE_1-xNb_yTa_1-yO₄发光材料，其特征在于：化合物分子式可表示为RE′_xRE_1-xNb_yTa_1-yO₄，其中：RE和RE′代表稀土Sc、Y、La、Gd、Lu元素，RE≠RE′，x、y的取值范围为：0≤x≤1，0≤y≤1。

所述的掺杂稀土钽铌酸盐RE′_xRE_1-xNb_yTa_1-yO₄的熔体法晶体生长方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)采用RE₂O₃、RE′₂O₃、Nb₂O₅、Ta₂O₅作为原料，按如下化合式进行配料，将充分混合均匀后，在高温下发生固相反应后获得生长晶体所需的多晶原料：

(2)熔体法晶体生长中存在杂质分凝效应，生长出的晶体成分和配料成分会有差别，但各组分的剂量在所述的化合物分子式指明的范围之内；

(3)原料的压制和烧结，获得晶体生长初始原料：需要对步骤(1)-(2)中配好的原料进行压制和烧结，压制成形；烧结温度在750～1700℃之间，烧结时间为10～72小时；或者压制成形后的原料不经额外烧结而直接用作生长晶体原料；

(4)把晶体生长初始原料放入生长坩埚内，通过加热并充分熔化，获得晶体生长初始熔体；然后采用熔体法晶体生长工艺——提拉法、坩埚下降法、温梯法或热交换晶体生长方法进行生长。

所述的掺杂稀土钽铌酸盐RE′_xRE_1-xNb_yTa_1-yO₄发光材料的熔体法晶体生长方法，其特征在于，不采用籽晶定向生长，或者采用籽晶定向生长；对于采用籽晶定向生长，籽晶为RE′_xRE_1-xNb_yTa_1-yO₄单晶，籽晶方向为晶体的[100]、[010]或[001]方向，以及其它任意方向。