Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия¹ ; Институт общей физики имени А. М. Прохорова РАН, Москва, Россия²:

К. А. Субботин, доцент каф. химии и технологии кристаллов¹, зав. лаб. спектроскопии лазерных кристаллов², канд. техн. наук, эл. почта: soubbot1970@gmail.com

А. И. Титов, студент магистратуры¹, инженер лаб. спектроскопии лазерных кристаллов²

Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия

Е. Н. Можевитина, науч. сотр. каф. химии и технологии кристаллов, канд. хим. наук

Институт общей физики имени А. М. Прохорова РАН, Москва, Россия:
Д. А. Лис, науч. сотр. лаб. спектроскопии лазерных кристаллов

Концентрации 64 неконтролируемых примесных элементов в исходных препаратах триоксида вольфрама, оксида цинка и сесквиоксида иттербия от различных производителей определены методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. С использованием различных комбинаций исходных реактивов методом Чохральского в платино-родиевых тиглях на воздухе выращены монокристаллы вольфрамата цинка: как номинально чистого ZnWO₄, так и активированного ионами иттербия Yb:ZnWO₄. Анализ спектров оптического поглощения выращенных кристаллов показал, что суммарное поглощение кристаллов складывается из двух составляющих. Первая из них удаляется при длительном высокотемпературном окислительном отжиге кристаллов и, вероятно, обусловлена центрами окраски на основе кислородных вакансий, образующихся в результате недостаточного окислительного потенциала ростовой атмосферы. Вторая составляющая не удаляется при отжиге и обусловлена, по-видимому, примесными ионами, так как в результате работы установлена корреляция между концентрациями случайных примесей в исходных реактивах и характером второй составляющей оптического поглощения кристаллов. Анализ полученных в работе результатов и литературных данных дает основания предположить, что поглощающим центром являются ионы трехвалентного марганца. При этом сечение поглощения данного центра аномально велико.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57418X0186.

1. Kravchenko V. B. Crystal structure of the monoclinic form of magnesium tungstate MgWO₄ // Journal of Structural Chemistry. 1969. Vol. 10, No. 1. P. 139–140.
2. Sleight A. W. Accurate cell dimensions for ABO₄ molybdates and tungstates // Acta Crystallographica: B. 1972. Vol. 28. P. 2899–2902.
3. Wang X., Fan Z., Zhang H., Yu H., Wang J. Characterization of ZnWO₄ Raman crystal // Optical Materials Express. 2017. Vol. 7, No. 6. P. 1732–1744.
4. Becker P., Bohat L., Eichler H. J., Rhee H., Kaminskii A. A. High-gain Raman induced multiple Stokes and anti-Stokes generation in monoclinic multiferroic MnWO₄ single crystals // Laser Physics Letters. 2007. Vol. 4, No. 12. P. 884–889.
5. Zhang L., Chen W., Lu J., Lin H., Li L., Wang G., Zhang G., Lin Z. Characterization of growth, optical properties, and laser performance of monoclinic Yb:MgWO₄ crystal // Optical Materials Express. 2016. Vol. 6, No. 5. P. 1627–1634.
6. Lu J., Lin H., Zhang G., Li B., Zhang L., Lin Z., Chen Y.-F., Petrov V., Chen W. Direct generation of an optical vortex beam from a diode-pumped Yb:MgWO₄ laser // Laser Physics Letters. 2017. Vol. 14, No. 8. P. 085807–1-6.
7. Lin H., Zhang G., Zhang L., Lin Z., Pirzio F., Agnesi A., Petrov V., Chen W. Continuous-wave and SESAM modelocked femtosecond operation of a Yb:MgWO₄ laser // Optics Express. 2017. Vol. 25, No. 10. P. 11827–11832.
8. Zhang L., Lin H., Zhang G., Mateos X., Serres J. M., Aguil M., Daz F., Griebner U., Petrov V., Wang Y., Loiko P., Vilejshikova E., Yumashev K., Lin Z., Chen W. Crystal growth, optical spectroscopy and laser action of Tm³⁺-doped monoclinic magnesium tungstate // Optics Express. 2017. Vol. 25, No. 4. P. 3682–3693.
9. Loiko P., Serres J. M., Mateos X., Aguil M., Daz F., Zhang L., Lin Z., Lin H., Zhang G., Yumashev K., Petrov V., Griebner U., Wang Y., Choi S. Y., Rotermund F., Chen W. Monoclinic Tm3+:MgWO4: a promising crystal for continuouswave and passively Q–switched lasers at ~ 2 μm // Optics Letters. 2017. Vol. 42, No. 6. P. 1177–1180.
10. Zhongchao Xia, Fugui Yang, Liang Qiao, Fengpo Yan. End pumped yellow laser performance of Dy³⁺:ZnWO₄ // Optics Communications. 2017. Vol. 387. P. 357–360.
11. Wang Y., Chen W., Mero M., Zhang L., Lin H., Lin Z., Zhang G., Rotermund F., Cho Y. J., Loiko P., Mateos X., Griebner U., Petrov V. Sub-100 fs Tm:MgWO₄ laser at 2017 nm mode locked by a graphene saturable absorber // Optics Letters. 2017. Vol. 42, No. 16. P. 3076–3079.
12. Kosmyna M. B., Nazarenko B. P., Puzikov V. M., Shekhovtsov A. N., Ananenko A. A., Borodenko Yu. A., Grinyov B. V., Koz’min Yu. S., Tarasov V. A. CdWO₄ crystal growth and production of a spectrometric detection unit with a largevolume (V = 350 cm³) crystal // Crystallography Reports. 2009. Vol. 54, No. 7. P. 1265–1267.

13. Galashov E. N., Gusev V. A., Shlegel V. N., Vasiliev Ya. V. The growth of ZnWO₄ and CdWO₄ single crystals from melt by the low thermal gradient Czochralski technique // Crystallography Reports. 2009. Vol. 54, No. 4. P. 689–691.
14. Nagornaya L. L., Dubovik A. M., Vostretsov Yu. Ya., Grinyov B. V., Danevich F. A., Katrunov K. A., Mokina V. M., Onishchenko G. M., Poda D. V., Starzhinskiy N. G., Tupitsyna I. A. Growth of ZnWO4 crystal scintillators for high sensitivity 2 experiments // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2008. Vol. 55, No. 3. P. 1469–1472.
15. ГОСТ 24147–80. Аммиак водный особой чистоты. Технические условия. — Введ. 01.01.1981.
16. ТУ 6-09-01-577–79. Цинк оксид прокаленный ос.ч 14-2. — Введ. 01.04.1979.
17. ТУ 48-4-524–90. Окиси редкоземельных металлов: гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, иттрия. — Введ. 01.01.1991.
18. Кузьмичева Г. М., Рыбаков В. Б., Субботин К. А., Жариков Е. В., Лис Д. А., Николаев Д. А., Сенин В. Г. Окраска монокристаллов сложнозамещенных двойных молибдатов со структурой шеелита // Журнал неорганической химии. 2012. Т. 57, № 8. С. 1205–1211.
19. Kuz’micheva M., Lis D. A., Subbotin K. A., Rybakov V. B., Zharikov E. V. Growth and structural X-ray investigations of scheelite-like single crystals Er,Ce:NaLa(MoO₄)₂ and Yb:NaGd(WO₄)₂ // Journal of Crystal Growth. 2005. Vol. 275. P. e1835–e1842.
20. Volkov V., Rico M., Mendez-Blas A., Zaldo C. Preparation and properties of disordered NaBi(XO4)2, X = W or Mo, crystals doped with rare earths // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2002. Vol. 63, No. 1. P. 95–105.
21. Kowalski Z., Kaczmarek S. M., Berkowski M., Gowacki M., Zhydachevskii Y. A., Suchocki A. Growth and optical properties of ZnWO₄ single crystals pure and doped with Ca and Eu // Journal of Crystal Growth. 2017. Vol. 457. P. 117–121.
22. Kck S., Hartung S., Hurling S., Petermann K., Huber G. Optical transitions in Mn3+-doped garnets // Physical Review: B. 1998. Vol. 57, No. 4. P. 2203–2216.
23. Kück S. Laser-related spectroscopy of ion-doped crystals for tunable solid-state lasers // Applied Physics: B. 2001. Vol. 72, No. 5. P. 515–562.
24. Gattermann U., Rska B., Paulmann C., Park S.-H. Large single crystal growth of MnWO₄-type materials from hightemperature solutions // Journal of Crystal Growth. 2016. Vol. 453. P. 40–48.