论文部分内容阅读
在微量热器技术的发展及其在无中微子双贝塔（ββ）衰变实验中的应用背景下,本实验首次采用坩埚下降法成功生长出了Li2MoO4和Li2WO4单晶。对Li2MoO4和Li2WO4单晶的生长工艺、发光性能作了系统地研究。另外,为了提高Li2MoO4晶体的生长质量,对Li2MoO4晶体在生长过程中所出现的晶体缺陷亦作了相关的系统研究。采用纯度较高的原料试剂Li2CO3和MoO3,采用传统的固相反应法合成Li2MoO4多晶料,运用坩埚下降法生长出大尺寸的Li2MoO4单晶。生长出的Li2MoO4单晶具有Be2SiO4结构,属于简单六方晶系,具有R-3的空间结构。经抛光的晶体无色透明,其光学透过率高达85%。Li2MoO4晶体样品在355 nm波长的激光激发下有一个较宽的发光带,其发光峰的位置约在551 nm处,这是由于Li2MoO4晶体中的四面体[MoO4]2-离子的本征发光所致。Li2MoO4晶体在室温条件下发光强度较弱,随着周围环境的温度降低,其发光强度迅速增强,并且在周围环境温度为22 K的低温条件下达到最大值,其发光强度约为室温条件下的20倍。在20–300 K的温度范围内,所有拟合出的衰减时间均为微秒级别,且Li2MoO4晶体的发光衰减时间随周围环境的温度的升高而呈现出单调的递减趋势。其中Li2MoO4晶体在20 K、75 K和150 K温度时的衰减时间分别为11.5?s、1.5?s和0.25?s.在坩埚下降法生长Li2MoO4晶体实验中遇到了晶体开裂、丝状包裹物、晶体潮解等晶体缺陷问题。晶体的开裂大大降低了晶体的利用率。其中晶体的开裂主要由温场分布、引晶质量、晶体直径、下降速率等多个因素共同决定。相同生长条件下,生长直径过大的晶体易导致晶体开裂。Li2MoO4晶体中的丝状包裹物是由富钼相组成,其存在大大影响了晶体的光学透过性。Li2MoO4晶体具有严重的潮解特性。在空气中吸收水蒸气发生潮解,从而导致光学透过性下降,散射性增强。此外,Li2MoO4晶体的潮解是一个物理溶解过程,潮解过程中无新的物相生成。以一定计量比的高纯试剂LiOH和WO3为原料,经固相反应法合成Li2WO4多晶料,采用坩埚下降法生长出Li2WO4单晶。生长出的Li2WO4晶体无色透明,其在可见光区有着优良的光学透过性。通过紫外可见透射光谱测试结果分析得出,在400–800 nm波长范围内,厚度分别为2.0 mm、4.0 mm和6.0 mm的抛光晶体样品的光学透过率分别达到85–89%、81–85%和78–81%。经Tauc曲线法计算并外推得出的Li2WO4单晶样品的光学能带为4.20 eV左右。Li2WO4晶体的发光是由四面体[WO4]2-离子的本征发光所致。Li2WO4晶体在温度为30 K、50 K和75 K时,其发射光谱峰位分别位于626 nm、574 nm和543 nm处,在75–300 K温度范围内,其发光峰均位于543 nm左右。Li2WO4晶体的发光强度随周围温度的降低而增强。Li2WO4晶体在30–75 K的温度范围内,发光衰减时间随温度的升高而减小,其中在温度为30 K、50 K和75 K时的发光衰减时间分别为97.92?s、30.16?s和1.97?s;然而在75–300 K的温度范围内,其发光衰减时间则基本保持不变,并保持在1.80?s左右。