本发明专利技术提供一种硼酸锌单晶用于制备电子设备显示屏的新用途，所述硼酸锌单晶属于立方晶系、I‑43m空间群结构，单胞参数
A new use of zinc borate single crystal for preparing display screen of electronic equipment
The present invention provides a new use of zinc borate single crystal for the preparation of an electronic device display screen. The zinc borate single crystal belongs to the cubic system, the I 43M space group structure, and the single cell parameters.
【技术实现步骤摘要】
一种硼酸锌单晶用于制备电子设备显示屏的新用途
本专利技术属于材料
，涉及一种硼酸锌单晶的用途，尤其涉及一种硼酸锌单晶制备电子设备显示屏的新用途。
技术介绍
随着电子设备的日益普及，电子设备中在人们日常生活中日趋常见，如智能手机、智能手表、平板电脑以及笔记本电脑等，如今的电子设备大多配置有触摸屏，且显示屏面积大，因此对显示屏的耐磨度和硬度的要求越来越高。目前电子设备显示器仍主要以玻璃为主，但玻璃的硬度的极限为7，在从高处跌落后任然会发生显示屏碎裂的情况，如果不配置显示屏保护膜，在长时间使用后显示屏会出现划痕，影响用户的使用体验。蓝宝石显示屏一度被视为玻璃显示屏最理想的替代品，且许多厂商尝试推出蓝宝石显示屏产品，但最后都以失败告终。虽然蓝宝石显示屏的硬度可以达到9，长时间使用也不会出现磨损以及划痕，抗跌落能力优异，但是制作成本高，难以满足市场对于电子设备价格的要求。因此，寻找一种替代玻璃和蓝宝石作为电子设备显示屏材料显得尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术中心存在的技术问题，本专利技术提供一种硼酸锌单晶的应用，将硼酸锌单晶用于制备电子设备显示屏，所述显示屏不仅具有优异的硬度和耐磨性，且具有良好的透光性能。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种硼酸锌单晶的用途，所述硼酸锌单晶属于立方晶系、I-43m空间群结构，化学式为Zn4B6O13，单胞参数所述硼酸锌单晶用作半导体薄膜衬底材料。所述硼酸锌单晶在298K的热膨胀系数为3.5/MK。优选地，所述硼酸锌单晶在298K的热导率为30.5W/m·K。优选地，所述硼酸锌单晶的体积模量为241GPa。优选地，所述硼酸锌单晶的杨氏模量为267GPa。优选地，所述硼酸锌单晶的剪切模量为104GPa。优选地，所述硼酸锌单晶的维氏硬度为1304。优选地，所述硼酸锌单晶的莫氏硬度为8～9。优选地，所述硼酸锌单晶的透光范围为217nm～3500nm。其中，所述硼酸锌单晶的莫氏硬度包括8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8或8.9等，所述硼酸锌单晶的透光范围包括217nm、220nm、250nm、280nm、300nm、400nm、500nm、800nm、1000nm、1500nm、2000nm、2500nm、3000nm或3500nm等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术所述硼酸锌单晶的制备可以参照现有技术公开的方法进行，比如参照如下文献：Jiang,X.X.；Molokeev,M.S.；Gong,P.F.；Yang,Y.；Wang,W.；Wang,S.H.；Wu,S.F.；Wang,Y.X.；Huang,R.J.；Li,L.F.；Wu,Y.C.；Xing,X.R.；Lin,Z.S.Adv.Mater.2016,28,7936-7940。更优选地，所述硼酸锌单晶通过如下方法制备得到：(1)将ZnO和B2O3的混合物加热至800～850℃，保温，得到硼酸锌粉末；其中，所述混合物中ZnO中的Zn元素和B2O3中的B元素的物质的量之比符合所述硼酸锌单晶中硼与锌的化学计量比；加热过程中，分别在300～350℃、450～500℃和650～700℃时研磨所述混合物；保温过程中，每隔12～36h研磨所述混合物；(2)将所述硼酸锌粉末放入铂金坩埚，置于晶体生长炉中，升温至1000～1100℃，保温，得到硼酸锌熔体；之后降温至960～990℃，将籽晶放至硼酸锌熔体中，利用顶部籽晶法或提拉法生长得到硼酸锌单晶。此优选技术方案中，步骤(1)缓慢的加热至800～850℃。优选地，步骤(1)所述加热的温度为800℃。优选地，步骤(1)所述加热过程中，分别在300℃、500℃和700℃时研磨所述混合物。优选地，步骤(1)所述加热时的升温速率为1～3℃/min，升温速率过高容易导致B2O3融化。优选地，步骤(1)所述保温的时间为60～80h，优选为72h，在此优选的保温时间72h条件下，更有利于反应的充分进行。优选地，步骤(1)每隔24h研磨所述混合物。优选地，步骤(2)所述硼酸锌粉末升温至1000℃保温。优选地，步骤(2)所述硼酸锌熔体降温至982℃，将籽晶放至硼酸锌熔体中。优选地，步骤(2)所述升温的升温速率为3～5℃/min，优选为5℃/min。优选地，步骤(2)所述保温的时间为10-18h，优选为12h，在此优选的保温时间12h条件下，更有利于熔体的充分混合。优选地，步骤(2)所述降温的速率为5～10℃/min，优选为5℃/min，在此优选的速率条件下，更有利于抑制自发成核。优选地，步骤(2)所述搅拌的速度为10～15r/min，优选为10r/min，在此优选的速度条件下，生长出的晶体的质量最好。优选地，步骤(2)所述利用顶部籽晶法或提拉法生长得到硼酸锌单晶后还进行如下操作：将生长好的硼酸锌单晶提拉至硼酸锌熔体液面以上50～100mm处，将温度以0.2～0.5℃/min的速率降温，之后将硼酸锌单晶取下。作为优选的技术方案，所述硼酸锌单晶通过如下方法制备得到：(1)按照硼酸锌中硼与锌的化学计量比称量ZnO和B2O3，将ZnO和B2O3混合、研磨，然后将得到的样品放入坩埚，置于马弗炉内，以2℃/min的速率升温至800℃，保温72h，得到硼酸锌粉末；其中，升温至800℃的过程中，分别在300℃、500℃和700℃时将样品取出进行研磨；保温72h的过程中每隔24h将样品取出进行研磨；(2)将硼酸锌粉末放入铂金坩埚，置于晶体生长炉中，以5℃/min的速率升温至1020℃，保温12h得到均匀熔体，然后以5℃/min的速率降温至982℃；将籽晶放至熔体中，保持转速为10r/min，晶体生长持续3～10天，待晶体生长到所需尺寸时，把生长好的硼酸锌单晶提拉至熔体液面以上50mm处，再将温度以0.2℃/min的速率降温，将晶体取下，得到所述硼酸锌单晶。作为本专利技术优选的技术方案，对硼酸锌单晶依次采用晶体切片、打磨、抛光、切割以及复合工序制备得到电子设备显示屏。其中，所述使用硼酸锌单晶制备电子设备显示屏的方法具体包括以下步骤：(1)晶体切片：选用合适晶坨，切去晶颈，将晶坨固定于旋转装夹装置上，利用上下移动的多线切割机，对晶坨进行切片；(2)打磨：将步骤(1)切割得到的硼酸锌晶片在研磨机上进行单片研磨，双面磨平；(3)抛光：对步骤(2)已平面磨砂好的硼酸锌晶片进行双面抛光，单片加工；(4)切割：对步骤(3)抛光后的硼酸锌晶片在激光切割设备上进行定型切割，切割根据产品规格，在激光切割设备上设定，自动切割；(5)复合：将生产出来的硼酸锌晶片作为外显示屏层与过渡层进行复合，得到硼酸锌制备的电子设备显示屏。现有技术可根据电子设备内显示屏所需尺寸，将硼酸锌晶片切割成适宜尺寸，作为电子设备显示屏的外显示屏，因此具体切割方法不再赘述。本专利技术所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。本专利技术所述电子设备显示屏包括智能手机、智能手表、平板电脑、笔记本电脑、显示器以及电视等电子设备，包含显示屏的电子产品均可使用本专利技术制备得到的显示屏。与现有技术相比，本专利技术至本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硼酸锌单晶的用途，所述硼酸锌单晶属于立方晶系、I‑43m空间群结构，单胞参数
【技术特征摘要】
1.一种硼酸锌单晶的用途，所述硼酸锌单晶属于立方晶系、I-43m空间群结构，单胞参数化学式为Zn4B6O13，其特征在于，所述硼酸锌单晶用作制备电子显示器显示屏。2.根据权利要求1所述的硼酸锌单晶的用途，其特征在于，所述硼酸锌单晶在298K的热膨胀系数为3.5/MK；优选地，所述硼酸锌单晶在298K的热导率为30.5W/m·K；优选地，所述硼酸锌单晶的体积模量为241GPa；优选地，所述硼酸锌单晶的杨氏模量为267GPa；优选地，所述硼酸锌单晶的剪切模量为104GPa；优选地，所述硼酸锌单晶的维氏硬度为1304；优选地，所述硼酸锌单晶的莫氏硬度为8～9；优选地，所述硼酸锌单晶的透光范围为217nm～3500nm。3.根据权利要求1或2所述的硼酸锌单晶的用途，其特征在于，所述硼酸锌单晶通过如下方法制备得到：(1)将ZnO和B2O3的混合物加热至800～850℃，保温，得到硼酸锌粉末；其中，所述混合物中ZnO中的Zn元素和B2O3中的B元素的物质的量之比符合所述硼酸锌单晶中硼与锌的化学计量比；加热过程中，分别在300～350℃、450～500℃和650～700℃时研磨所述混合物；保温过程中，每隔12～36h研磨所述混合物；(2)将所述硼酸锌粉末放入铂金坩埚，置于晶体生长炉中，升温至1000～1100℃，保温，得到硼酸锌熔体；之后降温至960～990℃，将籽晶放至硼酸锌熔体中，利用顶部籽晶法或提拉法生长得到硼酸锌单晶。4.根据权利要求3所述的硼酸锌单晶的用途，其特征在于，步骤(1)所述加热的温度为800℃；优选地，步骤(1)所述加热过程中，分别在300℃、500℃和700℃时研磨所述混合物。5.根据权利要求3或4所述的硼酸锌单晶的用途，其特征在于，步骤(1)所述加热时的升温速率为1～3℃/min；优选地，步骤(1)所述保温的时间为60～80h，优选为72h；优选地，步骤(1)每隔24h研磨所述混合物。6.根据权利要求3-5之一所述的硼酸锌单...
【专利技术属性】
技术研发人员：林哲帅，姜兴兴，吴以成，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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