研究目的
阐明碳在α-Al2O3:C,Mg单晶中F型色心形成机制中的作用。
研究成果
碳在晶体生长过程中促进氧空位的形成，而非作为掺杂剂发挥作用——实验和模拟结果表明，碳向空位位点的扩散会消除吸收峰。这有助于生长出具有高效F中心的晶体，用于辐射探测和光学存储应用。
研究不足
由于未考虑所有缺陷的理想化晶体模型，模拟结果与实验数据存在偏差。退火过程可能无法完全复现实际工况，且GDMS测量仅限于表面，可能遗漏内部差异。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用还原气氛下的直拉法进行晶体生长以促进氧空位形成。通过光学吸收、激发-发射光谱、单晶衍射和第一性原理模拟来研究晶体结构与性能。
2：样品选择与数据来源：
α-Al2O3:C,Mg晶体由纯度99.999%的Al2O
3：999%的Al2O99%的MgO及特定化学计量比的碳粉（α-Al2O
3、99.99%的MgO及特定化学计量比的碳粉（α-Al2O3:C（5000 ppm）、Mg（27 ppm））生长而成。样品经切割抛光后进行测量。
4：实验设备与材料清单：
设备包括DJL-500型晶体生长炉、岛津UV-3600 PC紫外可见分光光度计（光学吸收）、日立F-7000荧光分光光度计（激发-发射光谱）、配备CrysAlis PRO的Xcalibur EOS系统（单晶衍射）、Autoconcept GD90RF GDMS（杂质测量）以及VESTA软件（第一性原理模拟）。材料包含Al2O3、MgO、石墨粉、钼坩埚及金刚石/二氧化硅抛光液。
5：MgO、石墨粉、钼坩埚及金刚石/二氧化硅抛光液。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：将原料混合压制烧结后，在设定提拉速率与旋转速率的炉中生长晶体。生长完成后经冷却、切割、抛光，开展光学、结构及杂质分析。退火处理在H2、空气或真空环境中按设定温度与时长进行。
6：空气或真空环境中按设定温度与时长进行。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：采用高斯拟合处理吸收光谱，运用Smakula公式计算色心浓度，通过第一性原理模拟分析理论吸收光谱。
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UV-3600 PC spectrophotometer
UV-3600 PC
Shimadzu
Used for optical absorption measurements of the crystal samples.
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F-7000 fluorescence spectrometer
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Hitachi
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Xcalibur EOS
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CrysAlis PRO
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Oxford Diffraction
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SHELX97
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VESTA
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