王贵吉，尹延如，贾志泰，陶绪堂

(山东大学，晶体材料国家重点实验室，济南 250100)

0 引 言

Lu2O3由于具有优良的激光性能，如低声子能量、高热导率、高损伤阈值、适中的受激发射截面等[1]，为不同波段高功率激光器的研制提供了新的契机，获得越来越多的关注[2-3]。其中，Er3+的4I15/2和4I13/2之间的能量间隔有利于在对人眼安全的波长(约1.6 μm)处发射激光，可应用于医疗、遥感和通信等领域，高功率激光器Er3+掺杂的激光晶体成为3 μm波段激光晶体的研究热点。

Lu2O3熔点为2 450 ℃，常温下为方铁锰矿型结构，体心立方，属于Ia3空间群[4]，晶格参数为1.039 1 nm，超高的熔点给晶体制备带来了极大的困难。早在20世纪50年代就有关于倍半氧化物晶体生长的研究，生长方法为焰熔法[5]，但晶体质量较低。随着晶体生长方法的发展和成熟，关于倍半氧化物Lu2O3晶体生长的研究也越来越多。早期对于倍半氧化物单晶的研究主要集中在欧、美、日等发达国家。1970年，Gasson等[6]采用光学浮区法以CO2-N2-He气体激光器为热源生长了高熔点Y2O3晶体。1999年Fornasiero等采用提拉法生长了长度为6 mm的Sc2O3与Y2O3晶体[2]。汉堡大学Huber教授在2008年采用热交换法生长出φ40 mm×30 mm的Yb∶Lu2O3晶体[7]。2011年，日本东北大学Fukabori等[8]采用微下拉法生长Tm∶Lu2O3晶体，晶体尺寸为φ5 mm×7 mm。同年，法国Veber教授等[9]采用助熔剂法生长出尺寸为3 mm×3 mm×3 mm的Yb∶Lu2O3单晶。2014年美国克莱姆森大学使用水热法生长出Yb∶Lu2O3单晶、Er∶Lu2O3单晶，晶体尺寸在5 mm3左右[10]，尺寸及质量上有待进一步提高。导模法(edge-defined film-fed growth method, EFG)作为一种晶体生长方法，已经在蓝宝石[11]、β-Ga2O3[12]等晶体的生长上有了成熟的应用，有望获得高质量、大尺寸Lu2O3单晶。……