Estudo das soluções sólidas de LiGdsub(1-x)Lusub(x)Fsub(4) visando o crescimento de cristais

Abstract

No presente trabalho o comportamento de fusão de soluções sólidas do tipo LiGd1-xLuxF4 foram estudadas utilizando a técnica de fusão zonal, tendo em vista o desenvolvimento de novas matrizes para lasers do estado sólido. Os cristais de composição LiGd0,5Lu0,5F4 foram sistematicamente investigados. A caracterização física e química dos lingotes obtidos mostrou que este composto apresenta fusão incongruente. Posteriormente foram estudadas algumas composições do LiGd1-xLuxF4 (x = 0,60; 0,65 e 0,75), para estabelecer a composição a partir da qual começa a formação de compostos congruentes no pseudosistema LiGdF4-LiLuF4. A caracterização dos lingotes, utilizando-se as técnicas de microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de energia dispersiva e difração de raios X, permitiu determinar que o LiGd1-xLuxF4 torna-se congruente a partir de valores de x em torno de 75 mol%. Nesta etapa do trabalho, as sínteses e os processos de fusão zonal foram realizados sob atmosfera reativa de HF, para garantir a obtenção de compostos de alta pureza. Dois monocristais de composições nominais de LiGd0,25Lu0,75F4 e LiGd0,232Lu0,75Nd0,018F4 foram crescidos com sucesso utilizando-se o método de Czochralski, sob atmosfera de Ar + CF4. A partir dos dados de concentração dos constituintes, obtidos por ICP-OES, para o cristal do dopado com neodímio, verificou-se que o íon Lu e o Gd apresentam variação de composição ao longo do cristal, sendo que a incorporação do íon Nd na rede compete com a do Gd. O valor médio calculado para o coeficiente de segregação do Nd nesta matriz foi de 0,22(1), para o Lu foi de 1,10(1) e para o Gd foi de 0,61(1). A espectroscopia de absorção mostrou que houve um alargamento das bandas em relação às bandas do LiLuF4:Nd. As secções de choque de absorção e os tempos de vida do nível 4F3/2 foram obtidos para três amostras com composições diferentes de Nd.