[发明专利]一种磷酸钆晶体及其生长方法和用途

说明书

本发明涉及一种磷酸钆晶体和稀土离子激活的磷酸钆晶体及其生长方法和用途。其中，磷酸钆晶体的化学式为GdPO₄，属于单斜晶系，空间群为P2₁/n。稀土离子激活的磷酸钆晶体中的稀土离子A选自Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺中的一种或多种。采用本发明中的无铅成分的化合物体系的助熔剂及顶部籽晶助溶剂法进行生长，可以使磷酸钆晶体和稀土离子激活的磷酸钆晶体的尺寸均达到厘米级，并且有效避免晶体生长过程中铅挥发对人体产生的伤害。另外，利用该方法生长获得的大尺寸的稀土离子掺杂磷酸钆晶体，可以作为一种具有实际应用价值的激光和发光材料。

技术领域

本发明属于光电子晶体材料领域，具体涉及一种磷酸钆晶体及其生长方法和用途。

背景技术

磷酸钆(GdPO₄)晶体具有良好的物理化学性能，较高的热导率以及宽的透光波段，同时耐强酸强碱，不潮解，是一种优秀的光学晶体材料。该晶体中的部分Gd³⁺离子如果被某些稀土离子所取代，还可以作为一类较好的激光和发光材料。GdPO₄晶体结构于1964年被R.S.Feigelson首次报道(J.Amer.Ceram.Soc.,47(1964)257)。

然而，到目前为止关于该晶体的报道大都集中在微纳米尺寸晶体的生长和性质研究上，至今尚未生长获得大尺寸的单晶材料。对于光学晶体特别是激光晶体的应用而言，需要晶体生长为尺寸达厘米级且光学质量高的单晶材料。另外，至今也没有GdPO₄晶体作为固体激光基质材料的研究报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种厘米级以上尺寸和高光学质量的GdPO₄晶体及其晶体的制备方法。GdPO4晶体是作为固体激光和发光基质材料。

本发明的另一目的在于提供大尺寸稀土离子激活的GdPO₄晶体，该稀土离子激活的GdPO₄晶体作为固体激光和发光材料。

本发明包括如下技术方案：

本发明提供一种磷酸钆晶体，其分子式为GdPO₄，所述磷酸钆晶体尺寸为厘米级。

根据本发明，所述磷酸钆晶体属于单斜晶系，空间群为P2₁/n。

本发明还提供一种稀土离子激活的磷酸钆晶体，其特征在于，所述稀土离子A选自Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺等稀土离子中的一种或多种，所述稀土离子激活的磷酸钆晶体尺寸为厘米级。

根据本发明，所述稀土离子激活的磷酸钆晶体的结构式为A_xGd_1-xPO₄，其中0≤x≤0.5。优选地，0.003≤x≤0.3，更优选地，0.05≤x≤0.1。

根据本发明，所述磷酸钆晶体中的A选自Nd³⁺、Yb³⁺、Tb³⁺、Er³⁺等稀土离子中的一种或多种。