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KDy(WO4)2晶体的TSSG法生长及磁光性能研究OA

TSSG Method Growth and Magneto-Optical Properties of KDy(WO4)2 Crystals

中文摘要英文摘要

本文采用顶部籽晶溶液生长(TSSG)法成功生长了尺寸为40 mm×40mm×15mm的KDy(WO4)2(KDW)晶体,并系统研究了其晶体结构、光学质量、热学性能、激光诱导损伤阈值和磁光性能.摇摆曲线显示KDW(020)晶片的半峰全宽为0.0712°,表明晶体具有较好结晶质量.透过率曲线表明,KDW(020)晶片在可见-近红外波段具有较高透过率.单晶X射线衍射(SCXRD)精修结果表明,KDW晶体属于单斜I2/a空间群,[DyO8]、[WO6]和[KO10]基团共同构成晶体骨架.拉曼光谱中[WO6]相关振动模式与单斜KRe(WO4)2体系相匹配.热学测试表明,KDW晶体在298 K下的热导率、热扩散系数和比热容分别为3.792 W/(m·K)、1.692 mm2/s和0.307 J/(g·K).在1 064 nm、10 ns条件下,KDW(020)晶片的激光诱导损伤阈值为745.1 MW/cm2.基于消光法测得KDW晶体在405、532和635 nm下的Verdet常数分别为-208.30、-82.17和-54.01 rad/(m·T),对应磁光品质因子(FOM)分别为768.21、615.77和412.52(°)/T.本研究表明,KDW晶体兼具良好热学/抗损伤性能及可见光法拉第旋转能力,是一种具有潜力的可见-近红外磁光晶体.

In this paper,KDy(WO4)2(KDW)crystal with a size of 40 mm × 40 mm × 15 mm was successfully grown by top-seeded solution growth(TSSG)method.The crystal structural,optical quality,thermal properties,laser induced damage threshold and magneto-optical properties of KDW crystal were comprehensively studied.The rocking curve shows that the full width at half-maximum of KDW(020)wafer is 0.071 2°,indicating that the crystal has good crystal quality.The transmittance curve shows that the KDW(020)wafer has a high transmittance in the visible-near infrared band.The results of single crystal X-ray diffraction(SCXRD)refinement show that KDW crystal belongs to monoclinic I2/a space group,and[DyO8],[WO6]and[KO10]groups constitute the crystal skeleton.The[WO6]-related vibration mode in Raman spectra matches the monoclinic KRe(WO4)2 system.Thermal tests indicate that the thermal conductivity,thermal diffusion coefficient and specific heat capacity of KDW crystal at 298 K are 3.792 W/(m·K),1.692 mm2/s and 0.307 J/(g·K),respectively.The laser induced damage threshold of KDW(020)wafer is 745.1 MW/cm2 at 1 064 nm and 10 ns.Based on the extinction method,the Verdet constants of KDW crystal at 405,532 and 635 nm are-208.30,-82.17 and-54.01 rad/(m·T),respectively,and the corresponding magneto-optical figure of merit(FOM)are 768.21,615.77 and 412.52(°)/T,respectively.This study shows that KDW crystal has excellent thermal/damage resistant properties and good visible Faraday rotation ability,and is a competitive magneto-optical crystal in visible-near infrared band.

袁亚舟;陈丹风;姜喜亮;冯桂青;许谢铭;徐刘伟;王帅华;吴少凡

闽都创新实验室(中国福建光电信息科学与技术创新实验室),福州 350108||中国科学院福建物质结构研究所,功能晶体与器件全国重点实验室,福州 350002中国科学院福建物质结构研究所,功能晶体与器件全国重点实验室,福州 350002中国科学院福建物质结构研究所,功能晶体与器件全国重点实验室,福州 350002中国科学院福建物质结构研究所,功能晶体与器件全国重点实验室,福州 350002闽都创新实验室(中国福建光电信息科学与技术创新实验室),福州 350108闽都创新实验室(中国福建光电信息科学与技术创新实验室),福州 350108||中国科学院福建物质结构研究所,功能晶体与器件全国重点实验室,福州 350002闽都创新实验室(中国福建光电信息科学与技术创新实验室),福州 350108||中国科学院福建物质结构研究所,功能晶体与器件全国重点实验室,福州 350002闽都创新实验室(中国福建光电信息科学与技术创新实验室),福州 350108||中国科学院福建物质结构研究所,功能晶体与器件全国重点实验室,福州 350002

数理科学

磁光晶体KDW钨酸盐TSSG法Verdet常数晶体生长

magneto-optical crystalKDWtungstateTSSG methodVerdet constantcrystal growth

《人工晶体学报》 2026 (9)

1363-1370,8

功能晶体与器件全国重点实验室自主部署项目(GNJT-2025-QN04,GNJT-2025-ZD06)福建省制造业技术创新重点攻关及产业化项目(2026G025)福建省自然科学基金(2024J011313)福州市科技项目(2025-SG-015,2026-SG-023)闽都创新实验室自主部署项目(2024CXY109)

10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2026.0108

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