一种铬离子掺杂的硫化锌激光材料的制备方法

技术领域

本发明涉及激光材料技术领域，具体涉及一种铬离子掺杂的硫化锌激光材料的制备方法。

背景技术

波长在2至5μm范围内的中红外激光器在光谱学，计量学，光通信，光化学，生物学和医学以及军事应用等领域都有着重要的应用价值。在过去的二十年里，将过渡金属掺杂的硫族化合物作为增益介质的中红外激光器得到了广泛的研究，这些激光增益介质由二价过渡金属离子(如Cr

热扩散法作为当前制备Cr

发明内容

本发明要解决上述技术问题并提供一种铬离子掺杂的硫化锌激光材料的制备方法，制备周期短，工艺简单，可工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种铬离子掺杂的硫化锌激光材料的制备方法，其特点在于，将铬薄膜沉积在硫化锌晶体材料表面后，采用钼箔进行密封并进行热等静压烧结，促使过渡金属离子强制扩散，得到铬离子掺杂的硫化锌激光材料。

进一步，还包括预处理步骤，即对所述硫化锌晶体材料进行抛光和超声波清洗处理。

进一步，还包括后处理步骤，即对所述铬离子掺杂的硫化锌激光材料进行二次抛光处理。

优选的，步骤(1)-(3)中任一所述的铬离子掺杂的硫化锌激光材料的制备方法，其特征在于，所述沉积是通过磁控溅射，铬靶材的溅射功率为100～400W，膜层的沉积速率为0.05-0.6nm/s，蒸镀的铬薄膜厚度为500-1500nm。

优选的，步骤(1)中所述的铬离子掺杂的硫化锌激光材料的制备方法，其特征在于，所述的热等静压烧结的压力为200-500Mpa，烧结目标温度为900-1000℃，保温时间为3h-10h。

优选的，步骤(1)-(3)任一所述的制备方法制得的铬离子掺杂的硫化锌激光材料，其离子掺杂浓度为2.2×10

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)采用热等静压法进行过渡金属离子的强制扩散，制备出的激光增益晶体，其离子扩散速度快且掺杂相对均匀，激光晶体的掺杂浓度较高。

(2)本发明制备的激光材料相比传统的真空低压热扩散法，在烧结过程中去除了晶体中存在的缺陷杂质，避免了晶体的非均匀展宽，在自由运行时具有更窄的光谱带宽(<150pm)，进一步改善了激光特性。

(3)本发明制备的铬离子掺杂的硫化锌激光材料，制备方法简单，用时较短，可应用于激光器增益介质材料的工业化生产。

附图说明

图1是本发明实施例1制备样品在不同位置的掺杂离子浓度；

图2是本发明制备样品测试的激光装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

将硫化锌晶体材料进行抛光处理，将抛光后的硫化锌依次用去离子水和乙醇对其进行超声波清洗。采用磁控溅射系统将铬薄膜沉积在抛光处理的硫化锌晶体材料表面，铬靶材的溅射功率为200W，膜层沉积速率为0.3nm/s，沉积膜层厚度为1μm。用钼箔将镀铬膜的硫化锌晶体密封后放进热等静压炉烧结，炉腔压力为300MPa，烧结温度为950℃，保温5h后随炉冷却至室温，得到Cr

实施例2：

将硫化锌晶体材料进行抛光处理，将抛光后的硫化锌依次用去离子水和乙醇对其进行超声波清洗。采用磁控溅射系统将铬薄膜沉积在抛光处理的硫化锌晶体材料表面，铬靶材的溅射功率为100W，膜层沉积速率为0.05nm/s，沉积膜层厚度为500nm。用钼箔将镀铬膜的硫化锌晶体密封后放进热等静压炉烧结，炉腔压力为200MPa，烧结温度为900℃，保温3h后随炉冷却至室温，得到Cr

实施例3：

将硫化锌晶体材料进行抛光处理，将抛光后的硫化锌依次用去离子水和乙醇对其进行超声波清洗。采用磁控溅射系统将铬薄膜沉积在抛光处理的硫化锌晶体材料表面，铬靶材的溅射功率为300W，膜层沉积速率为0.6nm/s，沉积膜层厚度为1.5μm。用钼箔将镀铬膜的硫化锌晶体密封后放进热等静压炉烧结，炉腔压力为500MPa，烧结温度为1000℃，保温7h后随炉冷却至室温，得到Cr

实施例4：

将硫化锌晶体材料进行抛光处理，将抛光后的硫化锌依次用去离子水和乙醇对其进行超声波清洗。采用磁控溅射系统将铬薄膜沉积在抛光处理的硫化锌晶体材料表面，铬靶材的溅射功率为200W，膜层沉积速率为0.5nm/s，沉积膜层厚度为700nm。用钼箔将镀铬膜的硫化锌晶体密封后放进热等静压炉烧结，炉腔压力为300MPa，烧结温度为970℃，保温5h后随炉冷却至室温，得到Cr

实施例5：

将硫化锌晶体材料进行抛光处理，将抛光后的硫化锌依次用去离子水和乙醇对其进行超声波清洗。采用磁控溅射系统将铬薄膜沉积在抛光处理的硫化锌晶体材料表面，铬靶材的溅射功率为400W，膜层沉积速率为0.6nm/s，沉积膜层厚度为1.2μm。用钼箔将镀铬膜的硫化锌晶体密封后放进热等静压炉烧结，炉腔压力为300MPa，烧结温度为950℃，保温5h后随炉冷却至室温，得到Cr

实施例6：

将硫化锌晶体材料进行抛光处理，将抛光后的硫化锌依次用去离子水和乙醇对其进行超声波清洗。采用磁控溅射系统将铬薄膜沉积在抛光处理的硫化锌晶体材料表面，铬靶材的溅射功率为100W，膜层沉积速率为0.1nm/s，沉积膜层厚度为500m。用钼箔将镀铬膜的硫化锌晶体密封后放进热等静压炉烧结，炉腔压力为300MPa，烧结温度为900℃，保温3h后随炉冷却至室温，得到Cr

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。