1 中国科学院上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 201899
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心, 北京 100049
3 上海应用技术大学材料科学与工程学院, 上海 201418
正交钙钛矿结构RFeO3系列稀土正铁氧体材料是一类在近红外波段透明的铁磁材料, 关于RFeO3的超快自旋重取向及其相干控制的研究近年来成为相关领域的研究热点。由于固态材料的磁化振子和电子自旋共振能谱等基本性质的 “元激发” 能量均在太赫兹能量范围内, 得益于太赫兹技术的发展, 近年来利用太赫兹超快光学调控RFeO3晶体中不同离子间的交换相互作用、磁各向异性自旋-声子耦合等也取得了一系列突破, 对磁学的基础研究具有重要意义。结合笔者近几年的研究进展, 总结了国内外RFeO3晶体太赫兹光学调控研究情况, 并对该类晶体的超快光磁研究进行了展望。
激光物理 太赫兹 光学调控 稀土正铁氧体 laser physics terahertz optical modulation rare-earth ferrite
1 中国科学院上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室， 上海 200050
2 华中师范大学， 湖北 武汉 430079
3 上海应用技术大学， 上海 201418
介绍了近年来国内外镥铝石榴石(Lu3Al5O12，LuAG)基闪烁陶瓷的研究进展，总结了LuAG的晶体结构和物化性能、LuAG基闪烁陶瓷的制备方法和结构缺陷研究、组分调控和材料计算在设计新型LuAG基闪烁材料方面的创新成果等。其中稀土Ce3+和Pr3+掺杂的LuAG闪烁陶瓷研究进展较快，部分组分已经实现闪烁性能优于同类单晶，并向器件化推进。Ce∶LuAG陶瓷因其高光效和优异的抗辐照损伤性能，被列为高能物理新一代电磁量能器的备选材料；Pr∶LuAG具有快衰减时间和高温荧光热稳定性，在核医学PET成像和油井勘测等领域显示了应用潜力。基于缺陷工程和能带工程的思想，通过Mg2+、Y3+等掺杂调控基质组分，Ce∶LuAG和Pr∶LuAG陶瓷在闪烁性能上都获得突破性提升；基于透明陶瓷技术，高光学质量的LuAG基闪烁陶瓷将具有重要的应用前景和发展潜力。
闪烁陶瓷 缺陷 Ce∶LuAG陶瓷 Pr∶LuAG陶瓷 Lu3Al5O12(LuAG) Lu3Al5O12(LuAG) scintillation ceramics defects Ce∶LuAG ceramics Pr∶LuAG ceramics
1 上海应用技术大学 材料科学与工程学院, 上海201418
2 山东大学 晶体材料国家重点实验室, 济南250100
3 上海电机学院 材料科学与工程学院, 上海201306
稀土离子掺杂铁电陶瓷是一类新型光致变色材料, 在光开关、光信息存储等领域具有潜在应用价值。本研究采用水热法制备了(K0.5 Na0.5)1-xEuxNbO3(KNN:xEu)前驱体粉体, 随后利用高温烧结得到对应陶瓷样品。在465 nm激发下, 观察到615 nm处有强的红色发光, 对应于Eu 3+的 5D0→ 7F2跃迁。通过紫外光照射, KNN:Eu陶瓷从乳白色变为深灰色。随后经过200 ℃加热10 min, 着色陶瓷又变回到初始颜色, 显示出良好的光致变色行为。紫外照射和反复加热循环可以有效调控该陶瓷的发光强度。且经过多次循环之后, 发光强度没有明显衰减。在紫外光照射下, KNN:0.06Eu陶瓷发光强度的可调比(ΔRt)高达83.9%, 说明发光具有良好的可调性。进而结合发光中心和色心之间的能量转移, 对KNN:Eu陶瓷的光致变色和发光机理进行了解释。
K0.5Na0.5NbO3(KNN) 发光 光致变色 K0.5Na0.5NbO3(KNN) luminescence photochromism
1 上海理工大学材料科学与工程学院，上海 200093
2 上海电机学院材料学院，上海 201306
3 中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波 315201
4 上海应用技术大学材料科学与工程学院，上海 201418
SnSe晶体是一种新型低成本环境友好型热电半导体材料，近几年已成为国内外研究的热点。为了获得SnSe晶体，目前国际上主要采用垂直布里奇曼法和垂直梯度凝固法两种技术进行生长。然而该材料因具有独特的层状结构和复杂热膨胀特征，其在晶体生长过程中极易发生解理开裂，导致难以获得大尺寸晶体。为了解决高完整SnSe晶体制备难题，本团队在材料体系相图及热重分析指导下，近年来先后开发出了气相法、水平熔体法以及水平液封法等多种晶体制备技术，均成功获得了较大尺寸的SnSe晶体材料。本论文从工艺原理、技术要点、晶体生长结果等多方面对相关技术创新情况予以介绍，并将它们的优缺点进行了对比。综合评价认为水平液封法在获取高完整SnSe晶体及性能调控方面具有显著优势，未来将逐渐成为一种广受欢迎的技术。
SnSe晶体 半导体 热电 晶体生长 技术创新 SnSe crystal semiconductor thermoelectric crystal growth technique innovation
1 上海应用技术大学材料科学与工程学院, 上海 201418
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201899
3 山东大学,晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
稀土正铁氧体RFeO3晶体是一类重要的多功能磁性材料, 稳定的正交结构RFeO3晶体具有丰富的磁性, 优异的磁光和光磁特性, 在磁光和光磁调控方面取得一系列重要研究进展。另外, 正交相DyFeO3和GdFeO3等晶体由于R3+与Fe3+交换收缩作用, 在极低温度下表现出磁电耦合特性。相比较而言, 近年来涌现出的六方相RFeO3晶体被报道具有室温磁电耦合特性, 受到国内外广泛关注。由于六方相RFeO3晶体属于亚稳态, 晶体生长有一定的难度。本文主要综述了正交相RFeO3晶体和六方相RFeO3晶体的生长、磁光、光磁和磁电耦合特性, 为该体系晶体的结构设计、材料制备和性能研究提供参考。
钙钛矿 正交相RFeO3晶体 六方相RFeO3晶体 磁性材料 perovskite orthorhombic RFeO3 crystal hexagonal RFeO3 crystal magnetic material
1 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
3 上海应用技术学院材料工程系, 上海 200235
采用光学浮区法生长了钙钛矿结构的YFeO3磁光晶体, 研究了影响晶体质量的关键工艺条件。结果表明, 原料棒的直径、均匀性和致密度直接影响晶体生长过程中熔体的稳定性,从而影响晶体的质量。在适当温度下多次预烧结和反复混料, 并通过最后的烧结可获得纯相、均匀和致密的原料棒; 原料棒直径一般控制在10 mm以内; 3～5 mm/h的生长速度适合晶体生长; 生长结束时缓慢降温和退火处理可抑制YFeO3晶体的开裂。在上述优化的工艺参数下, 成功地生长了Φ10 mm×40 mm的YFeO3晶体, 并测试了YFeO3晶体折射率和消光系数在可见光和近红外波段随波长的变化曲线。YFeO3磁光晶体具有较高的折射率。
磁光材料 YFeO3晶体 光学浮区法 折射率
