激光晶体研究中心在新型固体核光钟材料研究方面取得进展。研究团队报道了一种潜在的新型固体核光钟候选材料——Th:LiF单晶。 

　　研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，预测了Th:LiF单晶作为一种新型固体核光钟材料的可行性及潜力。理论研究表明，在Th:LiF晶体中通过合适的电荷补偿机制可以实现Th离子的有效掺杂，同时不会造成晶体在核跃迁波段透过率的明显下降，有利于核跃迁的激发和探测。在此基础上，研究团队采用提拉法首次生长了²³²Th:LiF单晶，实验表明，其Th掺杂浓度~8.3×10¹⁸ cm^-3，1mm厚晶体样品的透过率可达T=68%@152.7 nm，与在类似条件下生长的相同尺寸的纯LiF晶体样品（T=72%@152.7 nm）相比仅略微下降，有利于增强核跃迁信号。 

　　理论和实验研究结果均表明，具有较高掺杂浓度，高VUV透过率，低背景辐射的Th:LiF单晶有望成为一种有潜力的新型固体核光钟材料，为未来固体核光钟的研究和发展提供新的选择。 

　　相关研究成果在线发表于Advanced Optical Materials。此工作得到了张江实验室的支持。 

　　　　原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202202327 

　　　　DOI: https://doi.org/10.1002/adom.202202327 

　　图1 Th:LiF晶体理论模型 

　　图2 LiF与Th:LiF 晶体的电子性质