Вольфраматы Nd2(WO4)3 в Минске

Вольфрамат неодима Nd(WO): монокристаллы и поликристаллические заготовки

Вольфрамат неодима Nd(WO) — двойной вольфрамат редкоземельного элемента, кристаллизующийся в моноклинной сингонии (пространственная группа C2/c) с параметрами решётки a 7,78 , b 8,42 , c 11,72 , 109,6. Соединение плавится конгруэнтно при 1400–1430 C и относится к классу лазерных и ионопроводящих матриц. В отличие от тетрагональных вольфраматов типа CaWO, моноклинная структура Nd(WO) допускает изовалентное замещение ионов Nd ионами других РЗЭ без изменения типа решётки, что используется при выращивании твёрдых растворов NdY(WO).

Структурные и физические характеристики

Кристаллы Nd(WO) обладают заметной анизотропией теплового расширения: коэффициент вдоль оси c достигает 14 10 К, тогда как в плоскости ab не превышает 6 10 К. Это учитывается при ориентации заготовок для лазерных элементов, работающих в условиях термоциклирования. Показатель преломления n 1,95–2,05 в видимой и ближней ИК-области; ширина запрещённой зоны — около 3,7 эВ.

Синтез и выращивание

Поликристаллическую шихту Nd(WO) получают твердофазным спеканием оксида неодима NdO (чистота 99,99 %) и триоксида вольфрама WO при 900–1100 C в течение 10–20 ч с промежуточными перетираниями. Избыток WO вводится в количестве 1–2 мас. % для компенсации его испарения. Монокристаллы выращивают методами Чохральского или горизонтальной направленной кристаллизации в атмосфере аргона; скорость вытягивания — 1–3 мм/ч, скорость вращения затравки — 15–30 об/мин.

Области применения

• Активные элементы твердотельных лазеров с диодной накачкой на длине волны 1060–1064 нм (переход F/ I/ иона Nd).
• Твердотельные ионные проводники в среднетемпературных топливных элементах и газовых сенсорах на 600–800 C.
• Люминофоры и матрицы для апконверсионных материалов при сенсибилизации Yb.
• Оптические элементы для волоконно-оптических линий и лазерных дальномеров.
• Модельные объекты для исследований фазовых переходов в двойных вольфраматах.

Ключевые критерии выбора

• Чистота исходных оксидов — не ниже 99,99 % по основному веществу.
• Отсутствие примесей Fe, Cu, Mo, дающих паразитное поглощение в ИК-диапазоне.
• Ориентация кристаллографических осей относительно оси резонатора.
• Остаточные механические напряжения после отжига при 1000–1100 C.
• Оптическое качество: двулучепреломление, свили, включения второй фазы.

Вопросы и ответы