Kristályfizika

Optical bulk crystals

 

Kapcsolattartó: Kovács László,

 

A Gyulai-Tarján kristálynövesztő iskola (pdf)
Eredmények a magyar kristályfizika utóbbi éveiből (Fizikai Szemle, 2013 január)

Kutatási témák

Optikai kristályok növesztése és minősítése

  • Optikai egykristályok növesztése elektrooptikai, nemlineáris optikai, lézerfizikai és sugárzásdetektálási kutatásokhoz
  • Optikai egykristályok növekedési kérdéseinek kutatása. Speciális kristálytulajdonságok létrehozása adalékolással. Kristályminősítési módszerek kidolgozása
  • Optikai és szcintillátor anyagok nanokristályos előállítása

Kristályfizika és nemlineáris optika

  • Oxidkristályok ponthiba-szerkezetének kísérleti és elméleti kutatása: kristályösszetétel valamint adalékok és szennyezők hatásainak vizsgálata, modellezése
  • Fotorefrakció, holografikus és rezonáns nemlineáris optikai jelenségek kutatása
  • Diffraktív optikai elemek és hullámvezetők tervezése és készítése ionimplantációval

A kutatásokhoz kapcsolódó pályázatok:

  • OTKA CK-80896 Szcintillátor anyagok orvosi képalkotás céljára (Kovács László, 2010-2013)
  • OTKA K-83390 Rezonáns optikai folyamatok szilárdtestekben (Kovács László, 2011-2014)
  • OTKA K-101223 Integrált optikai elemek készítése ionimplantálással és besugárzással távközlési alkalmazásra (Bányász István, 2012-2015)


Nemzetközi kapcsolatok

A csoport nagy múltra tekint vissza nemzetközi együttműködésekben. Jelenlegi nemzetközi pályázataink:

  • MTA - CNR bilaterális együttműködési program. Ion-implantáció alkalmazása integrált optikai eszközök készítésére (Bányász István, 2010-2012) MDF Laboratory, IFAC, Sesto Fiorentino.
  • Magyar - francia bilaterális együttműködési program a Metzi Egyetemmel, MOPS, IUT St.-Avold. Nemlineáris kristályok közös kutatása és közös Ph.D. programok (Polgár Katalin és Péter Ágnes, 1999-)
  • MTA - Lengyel Tudományos Akadémia Együttműködési projekt: Ritkaföld-fémmel adalékolt nem-lineáris optikai kristályok növesztése és spektroszkópiai vizsgálata (Földvári István - W. Ryba-Romanowski, 2011-2013) Alacsony Hőmérsékletek és Szerkezeti Kutatások Intézete, Wroclaw.
  • MTA - Észt Tudományos Akadémia Együttműködési Projekt: Sugárzás hatása adalékolatlan és adalékolt széles tiltottsávú borát kristályokra (Corradi Gábor - V. Nagirnyi, 2010-2012) Fizikai Intézet, Tartu.
  • MTA - Bolgár Tudományos Akadémia Együttműködési Projekt: Ferroelektromos és multiferro anyagok növesztése és spektroszkópiája (Kovács László - M. Gospodinov, 2010-2012) Szilárdtestfizikai Intézet, Szófia.
  • MTA - Orosz Tudományos Akadémia Együttműködési projekt: Széles tiltottsávú egykristályok növesztése és a kristályhibák vizsgálata spektroszkópiai módszerekkel (Polgár Katalin - A. Skvortsov, 2011-2013) Joffe Fiz. Tech. Intézet, Szentpétervár.
  • Magyar - Német Kutatócsere Projekt MÖB-DAAD:  Kis polaronok Er- és Yb-adalékolt oxidkristályokban (Corradi Gábor - Prof. Mirco Imlau, 2012-2013. Osnabrücki Egyetem, Osnabrück.


Analitikai és preparatív kémiai labor

A labor munkatársai jelenleg az alábbi kutatásokban vesznek részt:

  • Az osztályunkon növesztett optikai egykristályok összetételének, adalék- és szennyezőelem-tartalmának meghatározása.
  • Szilárdmintás és oldatos atomabszorpciós módszerek kidolgozása a növesztett optikai egykristályok vizsgálatára.
  • Egyfázisú ittrium-ortoszilikát nanokristályok előállítása és vizsgálata szcintillációs felhasználásokhoz.
  • Litium-ittrium-borát szcintillációs nanokristályok előállítása és vizsgálata.
  • Az elektrolitkatódos atmoszférikus ködfénykisülés (ELCAD) plazmafolyamatainak tanulmányozása atomabszorpciós módszerrel.

A labor a következő műszerparkkal rendelkezik:

  • Varian SpectrAA-20 lángatomabszorpciós spektrométer 
  • ContrAA-700 atomabszorpciós készülék, láng és kvarc-cellás atomizálóval, hideggőzös kifejlesztővel
  • Elektrotermikus elpárologtató berendezés (HGA-800)
  • Elektronikus analitikai mérleg KERN 770
  • Elektronikus mikromérleg Sartorius SE2
  • 2 db szárítókemence LP 321/2
  • Precíziós kemence (mikroprocesszoros, programozható) OH-80
  • Precíziós kemence (mikroprocesszoros, programozható) KDCH


Kristálynövesztő labor

Kutatás szempontjából jelenleg legfontosabb kristályaink:

  • LiNbO3 - Kongruens és sztöchiometrikus összetételű, valamint adalékolt lítium-niobát
  • K3Li2Nb5O15 és K3LiNb6O17 - Különböző összetételű és adalékolású kálium-lítium-niobát
  • TeO2 - Tellúr-dioxid
  • Bi2TeO5 - Tiszta és adalékolt bizmut-tellurit
  • β-Ba2B2O4 - Béta-bárium-borát
  • Li2B4O7 - Lítium-tetraborát
  • CsLiB6O10 - Cézium-lítium-borát
  • Y/GdAl3(BO3)4 - Ritkaföldfémekkel adalékolt ittrium- és gadolínium-alumínium-borát
  • Li6Y(BO3)3 és Li6Gd(BO3)3 Lítium-ittrium-borát és lítium-gadolínium-borát

Növesztett kristályElőállított kristályok

 

A növesztett kristályokból a megmunkáló eszközeink segítségével pontosan orientált, adott méretre vágott és polírozott mintákat készítünk.

LiNbO3 kristályból készített prizmákLiNbO3 kristályból készített prizmák

LiNbO3 kristályokból készített prizmák THz-es alkalmazásokra.

A labor a következő műszerparkkal rendelkezik:

  • 9 db automata Czochralski növesztő (max. 1400 °C hőmérsékletig)
  • 4 db oldat olvadékos (FLUX) növesztő (max. 1200 °C hőmérsékletig)
  • 1 db zárt Bridgman növesztő 
  • 3 db röntgenberendezés (Secasi egykristály diffraktométer, Philips diffraktográf)
  • 2 db csiszoló és 2 db polírozó berendezés
  • 3 db gyémánttárcsás kristályvágó
  • Felületvizsgáló mikroszkóp (Reichert)

Kristálynövesztő berendezés


Optikai labor

A labor munkatársai jelenleg az alábbi kutatásokban vesznek részt:

  • Lézerspektroszkópiai és rezonáns nem-lineáris optikai mérések ritkaföldfémekkel adalékolt egykristályokon.
  • Ionimplantációval készített diffraktív optikai elemek és hullámvezetők vizsgálata.

sln:Yblézersln:YB

Spektrális lyukégetés sLN:Yb kristályban 980 nm-es diódalézerrel

A labor a következő eszközparkkal rendelkezik:

  • Rezgésmentes optikai asztalok
  • He-Ne, Ar ion és  félvezető (980 nm) lézerek
  • Fáziskontraszt és polarizációs mikroszkópok
  • Mérési elrendezés két- illetve négyhullámkeveréses eljárással előállított hologramokhoz
  • Z-szken mérés elrendezés
  • Optikai mérési elrendezés lézerspektroszkópiai mérésekhez


Spektroszkópiai labor

A labor munkatársai jelenleg az alábbi kutatásokban vesznek részt:

  • Sztöchiometrikus LiNbO3 kristályba szennyezőként beépült OH- ionok abszorpciójának és termikus viselkedésének infravörös abszorpciós vizsgálata.
  • Lézersérülést gátló anyagok (Mg, Zn, In, Sc, Hf, Zr, Sn) beépülésének vizsgálata sztöchiometrikus LiNbO3 kristályokban.
  • Ritkaföldfémekkel adalékolt GAB, YAB és LYB kristályok spektroszkópiai vizsgálata az elektronátmenetek abszorpciójának mérésével.

A labor a következő műszerparkkal rendelkezik:

  • BRUKER IFS-66v Fourier transzformációs infravörös spektrofotométer
  • BRUKER IFS-120 HR FTIR nagyfelbontású spektrofotométer
  • JASCO V550 Ultraibolya-látható spektrofotométer
  • HITACHI F-4500 spektrofluoriméter
  • Zártkörű héliumos kriosztát hőmérsékletfüggő spektroszkópiai mérésekhez a 8-450K tartományban
  • Hőmérsékletfüggő dielektromos- és vezetőképességmérő berendezések

BRUKER IFS 66v spektrofotométer