《表1 不同浓度Dy3+掺杂BSO晶体的闪烁性能》

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《坩埚下降法在新材料探索及晶体生长中的应用》

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BSO晶体不仅是一种潜在的闪烁材料，而且作为一种发光基质材料，可以通过稀土掺杂实现荧光发光和激光输出[59-64]。掺什么元素、最佳掺杂浓度怎样，这将是巨大的实验工作量。在高通量实验筛选上，坩埚下降法的优势可以发挥的淋漓尽致。我们设计了两组实验:（1）锁定0.1mol%掺杂浓度，在同一炉内同时生长10多根不同稀土掺杂的BSO晶体，把提拉法等生长方法需要做10次以上的实验，在下降法中一次实现。加工、测试这些晶体的光谱，特别是光产额测试，发现Dy掺杂BSO晶体表现出优异的发光性能，光产额显著提高。（2）锁定Dy掺杂，改变掺杂浓度从0.05mol%到4mol%，同样在同一炉内同时生长10多根不同掺杂浓度的Dy∶BSO晶体。加工、测试这些样品的光谱，发现Dy掺杂浓度低于0.3mol%都能提高晶体光输出，而高浓度Dy掺杂则不利于晶体光输出[65-67]。我们通过2次实验，就普查式地筛选出提高BSO晶体闪烁性能的掺杂元素及其最佳浓度。材料基因组是目前材料筛选的重大工程，主要研究内容包括高通量计算、高通量实验和材料数据库[68]，显然坩埚下降法在材料筛选的高通量实验方面蕴藏着巨大的发展潜力。图7是同一炉生长的不同稀土掺杂BSO晶体，掺杂元素包括Ce、Eu、Yb、Dy、Tm、Ho等。虽然晶体表面有一层析出物，但晶体内部完全透明，加工后可用于光谱测试。表1给出了不同Dy掺杂浓度的BSO晶体闪烁性能[57]。