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Effect of Different Doping Concentrations on the Properties of Fe2+:ZnSe and Fe2+, Cr2+:ZnSe Crystals Grown by the Chemical Vapor Transport Method
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2024-11-13 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.4c04114 Wei Huang, Guohong Tang, Chi Wang, Yifan He, Zhiyuan Jin, Yuhang Du, Kuibao Zhang, Baojun Chen, Zhiyu He
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2024-11-13 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.4c04114 Wei Huang, Guohong Tang, Chi Wang, Yifan He, Zhiyuan Jin, Yuhang Du, Kuibao Zhang, Baojun Chen, Zhiyu He
The Fe2+:ZnSe crystal is an important material for 3–5 μm mid-infrared lasers. In this work, we have grown different doping concentrations of Fe2+:ZnSe and Fe2+, Cr2+:ZnSe by the chemical vapor transport method. The doped crystals have the same structure. The lattice constant increases slightly with a higher Fe2+ concentration, while the doped Cr2+ has a great influence on the lattice constant. Besides, with a higher Fe2+ concentration, the TO mode has no change and the LO mode presents a small blue shift. The doped ZnSe crystals all have a wide absorption peak in the range of 2.3–4.5 μm, and these absorption peaks widen with the increase of the Fe2+ doping concentration. Besides, in the range of 5–20 μm, the crystals have good transparency. The concentrations of 3, 2, and 1% Fe2+ samples are calculated to be 4.15 × 1019, 3.27 × 1019, and 3.02 × 1019 cm–3, respectively, and the Fe2+ concentration of the Fe2+, Cr2+:ZnSe sample is 3.71 × 1019 cm–3. The band gap decreases from 2.52 to 2.27 eV with a higher Fe2+ doping concentration. Therefore, we can modulate the absorption bandwidth and band gap by doping the ion concentration, which is more suitable for developing mid-infrared gain medium applications.
中文翻译:
不同掺杂浓度对化学气相传输法生长的Fe2+:ZnSe和Fe2+、Cr2+:ZnSe晶体性能的影响
Fe2+:ZnSe 晶体是 3-5 μm 中红外激光器的重要材料。在这项工作中,我们通过化学气相传输法生长了不同浓度的 Fe2+:ZnSe 和 Fe2+、Cr2+:ZnSe。掺杂晶体具有相同的结构。晶格常数随着 Fe2+ 浓度的升高而略有增加,而掺杂的 Cr2+ 对晶格常数的影响很大。此外,随着 Fe2+ 浓度的升高,TO 模式没有变化,LO 模式呈现一个小的蓝移。掺杂的 ZnSe 晶体在 2.3–4.5 μm 范围内都具有较宽的吸收峰,并且这些吸收峰随着 Fe2+ 掺杂浓度的增加而扩大。此外,在 5-20 μm 的范围内,晶体具有良好的透明度。计算出 3、2 和 1% Fe2+ 样品的浓度分别为 4.15 × 1019、3.27 × 1019 和 3.02 ×1019 cm–3,Fe 2+、Cr2+:ZnSe 样品的 Fe2+ 浓度为 3.71 ×10 19 cm–3。带隙从 2.52 eV 降低到 2.27 eV,Fe2+ 掺杂浓度越高。因此,我们可以通过掺杂离子浓度来调制吸收带宽和带隙,这更适合开发中红外增益介质应用。
更新日期:2024-11-14
中文翻译:
不同掺杂浓度对化学气相传输法生长的Fe2+:ZnSe和Fe2+、Cr2+:ZnSe晶体性能的影响
Fe2+:ZnSe 晶体是 3-5 μm 中红外激光器的重要材料。在这项工作中,我们通过化学气相传输法生长了不同浓度的 Fe2+:ZnSe 和 Fe2+、Cr2+:ZnSe。掺杂晶体具有相同的结构。晶格常数随着 Fe2+ 浓度的升高而略有增加,而掺杂的 Cr2+ 对晶格常数的影响很大。此外,随着 Fe2+ 浓度的升高,TO 模式没有变化,LO 模式呈现一个小的蓝移。掺杂的 ZnSe 晶体在 2.3–4.5 μm 范围内都具有较宽的吸收峰,并且这些吸收峰随着 Fe2+ 掺杂浓度的增加而扩大。此外,在 5-20 μm 的范围内,晶体具有良好的透明度。计算出 3、2 和 1% Fe2+ 样品的浓度分别为 4.15 × 1019、3.27 × 1019 和 3.02 ×1019 cm–3,Fe 2+、Cr2+:ZnSe 样品的 Fe2+ 浓度为 3.71 ×10 19 cm–3。带隙从 2.52 eV 降低到 2.27 eV,Fe2+ 掺杂浓度越高。因此,我们可以通过掺杂离子浓度来调制吸收带宽和带隙,这更适合开发中红外增益介质应用。