Core region and optical properties of Er3+ doped Y3Al5O12 single crystals

$Er^{3+}$ doped $Y_3Al_5O_{12}$ (Er:YAG) single crystals, in which the concentrations of $Er^{3+}$ ion were 5, 7.3, 8, and 10 at.%, were grown by the Czochralski method under nitrogen atmosphere. The <111> oriented Er:YAG single crystals with diameters of up to 50 mm were grown at a pulling rate of 1.0 mm/h and rotation rate of 10 rpm. The thick part of the core region was generated mainly when there was a diameter change during the crystal growth. The concentrations of $Er^{3+}$ ion in the crystals were the same as it was in the melt. $Er^{3+}$ concentration of core region was slightly higher than the other regions in the compositional analysis. The fluorescence lifetime was saturated according to the increase of $Er^{3+}$ doping concentrations.

Er3+ doped Y3Al5O12 단결정의 core 영역 및 광학적 특성

$Er^{3+}$ 이온이 5, 7.3, 8, 10 at.% 치환된 $Y_3Al_5O_{12}$ 단결정을 Czochralski법으로 질소 분위기에서 성장시켰다. 1.0 mm/h의 인상속도와 10 rpm의 회전 속도로 50 mm의 결정 직경을 가진 <111> 방향의 $Er:Y_3Al_5O_{12}$ 단결정을 얻었다. 두꺼운 직경의 core 영역은 주로 결정 성장 중 직경 변화가 있는 영역에서 발생되었다. 결정 내에서 $Er^{3+}$의 농도는 융액 내의 농도와 같았다. Core 영역의 $Er^{3+}$ 농도는 core가 없는 영역보다 다소 높게 검출되었다. $Er^{3+}$ 이온의 도핑 농도가 증가함에 따라 형광 수명은 포화되었다.