RU2255151C2 - Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания - Google Patents
Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2255151C2 RU2255151C2 RU2002132634/15A RU2002132634A RU2255151C2 RU 2255151 C2 RU2255151 C2 RU 2255151C2 RU 2002132634/15 A RU2002132634/15 A RU 2002132634/15A RU 2002132634 A RU2002132634 A RU 2002132634A RU 2255151 C2 RU2255151 C2 RU 2255151C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- triple
- chalcogenide
- monocrystal
- ligate
- crystal
- Prior art date
Links
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 7
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002641 lithium Chemical group 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000004476 mid-IR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 2
- 150000003378 silver Chemical group 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- GCIUBFXVRCHOBR-UHFFFAOYSA-M C(C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1)(=S)[O-].[Hg+] Chemical compound C(C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1)(=S)[O-].[Hg+] GCIUBFXVRCHOBR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к кристаллам тройных халькогенидов, предназначенных к применению в квантовой электронике и оптоэлектронике. Сущность изобретения: тройной халькогенидный монокристалл характеризуется тем, что имеет химическую формулу LiGaTe2, пространственную группу I42d тетрагональной симметрии, параметры решетки а=6,338Å, с=11,704Å, объем элементарной ячейки V=470,1Å, координационное число Z=16, плотность 4,689 г/см3 и выращен методом Бриджмена-Стокбаргера с предварительным синтезом соединения из элементарных компонентов Li, Ga, Те. Монокристалл LiGaTe2 способен к преобразованию лазерного излучения в ИК-области спектра от длины волны не менее 520 нм и до 20 мкм. Создан новый литийсодержащий тройной халькогенидный монокристалл, пригодный для использования в оптике среднего ИК-диапазона. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к кристаллам тройных халькогенидов, предназначенных к применению в квантовой электронике и оптоэлектронике, в частности для работы в ИК-диапазоне.
Кристаллы халькогенидов являются перспективными нелинейно-оптическими материалами для среднего инфракрасного диапазона. В настоящее время наиболее широкое распространение в качестве материалов для преобразования лазерного излучения в среднем ИК-диапазоне находят такие тройные халькогениды, как тиогаллат серебра AgGaS2, селеногаллат серебра AgGaSe2 и тиогаллат ртути HgGa2S4 (см., например, Fan Y.X., Eckardt R.L., Byer R.K. and etc. Appl. Phys. Lett, 45, 1984, 313; Eckardt R.L., Fan Y.X., Byer R.K. and etc. Appl. Phys. Lett, 49, 1986, 608). Недостатками этих материалов являются: во-первых, большое двухфотонное поглощение, что неизбежно ухудшает эффективность преобразования лазерного излучения, во-вторых, для AgGaS2 характерна сильная анизотропия теплового расширения и низкая теплопроводность, что не позволяет использовать материал при больших мощностях излучения и в AgGaSe2 и HgGa2S4, несмотря на достаточно высокую эффективность преобразования, рабочий диапазон длин волн смещен дальше в ИК-область, что также сокращает возможность их применения.
В работе, Shunemann P.O., Setzler S.D., Pollak T.M. and etc. Crystal growth and properties of AgGaTe2, Journal of Crystal Growth, 2000, 211, p.242-246 (прототип), показано усиление нелинейных свойств тройных халькогенидов в ряду AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, что приводит к возрастанию способности кристаллов к преобразованию лазерных излучений. Авторы изобретения на примере кристаллов LilnS2 и LilnSe2 показали, что замена в тройном халькогениде атома серебра на атом лития обеспечивает увеличение ширины запрещенной зоны материала, то есть к сдвигу края пропускания в видимую область (Isaenko L., Yelisseyev A, Lobanov S., Petrov V., Rotermund F., Slekys G., Zondy J.-J. LilnSe2: A biaxial ternary chalcogenide crystal for nonlinear optical application in the midinfrared - Journal of Applied Physics, 2002, v.91. No. 12, p.9475-80).
На основании данных представлений решена задача - создание нового литий-содержащего тройного халькогенидного монокристалла, пригодного для использования в оптике среднего ИК–диапазона.
Созданный монокристалл характеризуется тем, что имеет химическую формулу LiGaTe2 (LGTe), пространственную группу I42d тетрагональной симметрии, параметры решетки а=6,338Å, с=11,704Å, объем элементарной ячейки V=470,1Å, координационное число Z=16, плотность 4,689 г/см3. Температура плавления Тпл.=675+5°С. Структура монокристалла LiGaTe2 формируется с образованием тетрапор. Ближайшее к тетрапорам атомное окружение неоднородно. Иначе говоря, катионы вдоль оси z расположены неравномерно по отношению к тетрапорам, отсутствует центр инверсии. Такая структурная анизотропия обусловливает нелинейные свойства LiGaTe2.
Монокристалл LGTe способен к преобразованию лазерного излучения в ИК-области спектра от длины волны не менее 520 нм и до 20 мкм, при этом ширина запрещенной зоны (Eg) LiGaTe2 составляет 2,25 эв при Т=300 К, а у известного AgGaTe2 - 1,3 эв. Кроме того, замена в тройном халькогениде атома серебра на атом лития обеспечивает увеличение теплопроводности и, следовательно, уменьшение потери в результате двуфотонного поглощения, что обеспечивает повышение лучевой прочности, уменьшает анизотропию температурного расширения вдоль трех основных кристаллографических направлений, что снимает проблемы в процессе осуществления просветляющих покрытий на оптические поверхности кристалла, что существенно снижает потери выходной мощности при получении генерации.
Монокристалл LGTe выращен методом Бриджмена - Стокбаргера с предварительным синтезом соединения из элементарных компонентов Li, Ga, Те.
На фиг.1 представлена кристаллическая структура монокристалла LiGaTe2.
На фиг.2 изображен спектр пропускания образца LiGaTe2
Соединение LGTe образуется в результате химического взаимодействия между элементарными исходными компонентами при высокой температуре по реакции: Li+Ga+2Те=LiGаТе2.
Для получения монокристаллического образца LiGaTe2 используют исходные элементарные компоненты: литий марки ОСЧ массой 0,520 г, теллур марки ОСЧ массой 21,100 г и галлий квалификации 5N массой 5,220 г. Взвешивание проводится с точностью 0,004 г. Исходные компоненты помещают в графитовый тигель, а тигель в кварцевую ампулу. Ампулу откачивают на вакуумной установке до остаточного давления 10-2-10-3 мм рт. ст., после чего отпаивают. Сплавление компонентов проводят в печи, прогретой до 800°С. Ампулу постепенно вдвигают в прогретую лечь и выдерживают в ней в течение 2 часов, после чего печь выключают. Ампулу с контейнером ставят в двухзонную печь сопротивления, управляемую регуляторами температуры ВРТ-2. Выращивание кристаллов проводят по методу Бриджмена-Стокбаргера. Печь нагревают, доводя шихту до плавления. Температуру верхней зоны поддерживают на 80-180°С выше температуры нижней зоны, обеспечивая температурный градиент 1-2°С/мм. Перемещение ампулы составляло 2-10 мм в сутки. Получены монокристаллические блоки LiGaTe2 массой до 20 г.
Claims (3)
1. Тройной халькогенидный монокристалл, характеризующийся тем, что имеет химическую формулу LiGaTe2, пространственную группу I42d тетрагональной симметрии, параметры решетки а=6,338 Å, с=11,704 Å, объем элементарной ячейки V=470,1 Å, координационное число Z=16, плотность 4,689 г/см3.
2. Монокристалл по п.1, отличающийся тем, что монокристалл LiGaTe2 способен к преобразованию лазерного излучения в ИК области спектра от длины волны не менее 520 нм и до 20 мкм.
3. Способ выращивания монокристалла тройного халькогенида формулы LiGaTe2, заключающийся в том, что указанный кристалл выращивают методом Бриджмена-Стокбаргера с предварительным синтезом соединения из элементарных компонентов Li, Ga, Те.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002132634/15A RU2255151C2 (ru) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002132634/15A RU2255151C2 (ru) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002132634A RU2002132634A (ru) | 2004-06-10 |
| RU2255151C2 true RU2255151C2 (ru) | 2005-06-27 |
Family
ID=35836886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002132634/15A RU2255151C2 (ru) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2255151C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105714375A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-06-29 | 黑龙江工程学院 | 一种含Li的I-III-VI2型中远红外多晶的合成方法 |
| CN114457427A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-10 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 硒镓锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
-
2002
- 2002-12-04 RU RU2002132634/15A patent/RU2255151C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SHUNEMANN P.G. et al. Crystal growth and properties of AgGaTe 2 . "Journal of Crystal Growth", 2000, 211(1-4), 242-246. OHMER M.C. et al. Infrared properties of AgGaTe 2 , a nonliner optical chalcopyrite semiconductor. "Journal of Applied Physics", 1999, 86, N1, 94-99. Kuriyma К. et al. Single-crystal growth and characterization of LiGaSe2. "Journal of Applied Physics", 1981, 52, N70, 6441-6443. ГУСЕЙНОВ Д.Т. и др. Некоторые электрические и фотоэлектрические свойства монокристаллов AgGaTe2. "Некотор. вопр. эксперим. и теор. физ." Баку, 1977, 98-101. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105714375A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-06-29 | 黑龙江工程学院 | 一种含Li的I-III-VI2型中远红外多晶的合成方法 |
| CN105714375B (zh) * | 2016-04-20 | 2017-12-15 | 黑龙江工程学院 | 一种Li‑III‑VI2型中远红外多晶的合成方法 |
| CN114457427A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-10 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 硒镓锂中远红外非线性光学晶体及制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schunemann et al. | Ultralow gradient HGF-grown ZnGeP2 and CdGeAs2 and their optical properties | |
| Feigelson et al. | Recent developments in the growth of chalcopyrite crystals for nonlinear infrared applications | |
| Isaenko et al. | LiInSe 2: A biaxial ternary chalcogenide crystal for nonlinear optical applications in the midinfrared | |
| Kumar et al. | Recent advances in rare earth-based borate single crystals: Potential materials for nonlinear optical and laser applications | |
| US9715160B2 (en) | Barium tetraborate compound and barium tetraborate non-linear optical crystal, and preparation method and use thereof | |
| Yelisseyev et al. | The optical properties of the nonlinear crystal BaGa4Se7 | |
| US6391229B1 (en) | Borate crystal, growth method of the same and laser equipment using the same | |
| US10626519B2 (en) | Lead oxychloride, infrared nonlinear optical crystal, and preparation method thereof | |
| Wang et al. | Modified Bridgman growth and properties of mid-infrared LiInSe2 crystal | |
| Zhao et al. | Growth and characterization of ZnGeP2 single crystals by the modified Bridgman method | |
| RU2344208C1 (ru) | Нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов | |
| Hu et al. | Large-size high-quality CdSe-OPO component for far IR laser output prepared by directional crystal growth technique | |
| CN105506743A (zh) | 一种Li6Cd5Sn4Se16非线性光学晶体及其制法和用途 | |
| RU2763463C1 (ru) | Нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов и способ его получения | |
| Singh et al. | Growth and characterization of gallium selenide crystals for far-infrared conversion applications | |
| Krauss et al. | Growth and characterization of CdAl2S4 and CdAl2Se4 single crystals | |
| RU2255151C2 (ru) | Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания | |
| Wang et al. | Growth and properties of KBe2BO3F2 crystal | |
| JPH09328395A (ja) | セシウム・リチウム・ボレート系結晶 | |
| Wang et al. | Growth and optical properties of infrared nonlinear optical crystal BaGa4Se7 | |
| RU2699639C1 (ru) | Нелинейный монокристалл литиевых халькогенидов общей формулы LiGaxIn1-xTe2 и способ его получения | |
| Yogo et al. | Synthesis of β-BaB2O4 thin films from ametallorganic precursor | |
| CN105543970B (zh) | Li7Cd4.5Ge4Se16非线性光学晶体及制法和用途 | |
| Jiang et al. | Recent developments in the growth and characterization of potassium lithium niobate (KLN) crystals for direct doubling of semiconductor lasers | |
| Pasupathi et al. | Crystal growth, thermal, optical and microhardness studies of tris (thiourea) magnesium sulphate: a semiorganic nlo material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051205 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20081227 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171205 |