一种有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法技术

本发明专利技术属于晶体生长技术领域，涉及一种籽晶的生长方法，尤其是一种有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法，用于高质量有机晶体生长场合，解决自发成核过程中晶核品质和数量难以控制，晶核之间易粘连的难题，实现自发成核过程中晶核品质和数量可控，有效避免晶核之间的粘连，提高籽晶的品质；先将有机晶体原料与有机溶剂混合，再进行抽滤和热处理，然后在育晶缸中保温，再缓慢降温，当溶液温度降至亚稳区间时，放入晶体薄片，并进一步降低降温速率，制得籽晶，其原理可靠，操作简单，品质好，效率高，对于光电子类新材料制备领域具有举足轻重的作用，能够用于制备光电子器件，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

Method for growing seed crystal of organic nonlinear optical crystal

The invention belongs to the technical field of crystal growth, growth method relates to a seed, especially for seed growth method of an organic nonlinear optical crystal for high quality organic crystal growth situation, solve the spontaneous nucleation process is difficult to control the quality and quantity of nuclear MICROTEK, easy adhesion problem between nuclei, achieve spontaneous nucleation MICROTEK core quality and quantity control, effectively avoid the adhesion between the crystal nucleus, improve seed quality; the organic crystal material mixed with organic solvent, and then filtration and heat treatment, and then in the crystal cylinder was holding, and slowly cooling, when the temperature dropped to the metastable zone, add crystal slice, and to further reduce the cooling rate, prepared seed, its principle is reliable, simple operation, good quality, high efficiency, for the new class of optoelectronic material preparation field has very light It can be used in the preparation of optoelectronic devices, and has good economic benefits and broad market prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法
：本专利技术属于晶体生长
，涉及一种籽晶的生长方法，尤其是一种有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法，用于高质量有机晶体生长及光电子器件制备场合。
技术介绍
：与目前研究的无机晶体(如LiNbO3、GaAs及InP)相比，有机非线性光学晶体(如(4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐，简称DAST)、(4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶2,4,6-甲基苯磺酸盐，简称DSTMS)以及(2,3,4-羟乙基5,5-二甲基苯胺(2-亚乙基)丙二腈，简称OH1))具有较大的二阶非线性光学系数、电光系数以及较低的介电常数，在高效太赫兹波的产生与探测、光电转换、电光取样、毫米波监测、倍频及光学参数发生方面具有广阔的应用前景；另外，有机晶体的结构易裁剪，设计空间大，电子响应速度快，更能满足未来超高宽带光子器件的使用需求；而实现有机非线性光学晶体的应用的关键是制备出高质量、大尺寸晶体，但现有的晶体生长技术仍存在较难解决的问题，制约了晶体应用技术的进展。目前主要使用的有机晶体制备方法有两种：一种是自发成核法，另一种是籽晶法。利用自发成核法生长出的晶体质量不理想，主要原因在于生成的晶核落在容器底部，随着晶核长大，与底部容器的接触面积变大，导致底部晶面溶液传质过程进行不充分，易产生晶体缺陷；日本学者在容器底部放置刻有凹槽的斜板，能使部分晶核滑落在凹槽处直立生长，但仍然无法控制大部分晶核生成时的数量和位置，且在凹槽处生长的晶体还会受到与之接触部分应力的作用，影响晶体质量。现有技术中，中国专利CN103305919B公开了一种有机非线性光学晶体的生长方法，先将DAST晶体生长原料干燥后溶于无水甲醇溶液中，配制成DAST甲醇溶液，再将DAST甲醇溶液加热过滤后转入广口瓶中；然后将聚四氟乙烯放入广口瓶后密封广口瓶；再将广口瓶放置在密封的水浴加热装置中保温后降温，直至DAST晶体不再生长时，将DAST晶体取出，其能够生长得到表面积较大且厚度较厚的DAST晶体，但晶体质量仍需进一步提高。籽晶法能够生长出高质量、大尺寸晶体，但其关键是获得高品质的籽晶，而获得籽晶仍需采用上述自发成核法，通过降低生长溶液的温度，使其在较大过饱和度下自发成核，但溶液中成核的数量和位置难以有效控制，且易产生晶核团聚，破坏单晶生长。因此，寻求简便、高效、通用的籽晶制备方法仍是一项亟待解决的重要课题。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，寻求一种有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法，解决自发成核过程中晶核品质和数量难以控制，晶核之间易粘连的难题，实现自发成核过程中晶核品质和数量可控，有效避免晶核之间的粘连，提高籽晶的品质。为了实现上述目的，本专利技术涉及的有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法，通过在饱和溶液中引入一定数量的晶核，诱导生成数量较多且分散性较好的晶核，并生长为形状规则、品质较高的籽晶，有效改善自发成核法生长有机晶体的质量，增大晶体生长尺寸，其具体工艺制备过程包括以下步骤：(1)配制晶体生长溶液：将纯度高于99.5％的有机晶体原料溶于有机溶剂中，搅拌均匀，配制成一定容量的晶体生长溶液，晶体生长溶液的容量不超过育晶缸的容积，其浓度为2～6g/100ml；其中，有机晶体原料为DAST、DSTMS和OH1中任意一种；有机溶剂为无水甲醇和无水乙醇中任意一种，纯度为95％以上；(2)抽滤：利用微孔滤膜抽滤步骤(1)中得到的晶体生长溶液，将滤液倒入育晶缸，加热滤液，使其在高于平衡温度5～15℃下保温1～2天；(3)育晶：将育晶缸中晶体生长溶液的温度稳定在平衡温度以上1～5℃，保温10～24h；(4)选取有机晶体薄片：利用自发成核法获得有机晶体的微晶，从微晶中选择形状规整，无明显宏观缺陷的有机晶体薄片用于培育籽晶，有机晶体薄片的化学成分与有机晶体原料的组分一致，其尺寸为(0.5～2)×(0.5～2)×(0.05～0.1)mm3；(5)放入有机晶体薄片：将步骤(3)中的晶体生长溶液以0.1～0.3℃/天的速度降温，当温度降至溶液亚稳区间内时，缓慢放入数颗步骤(4)中选取的有机晶体薄片，其颗数依据育晶缸容积及所配制的晶体生长溶液的浓度进行调整；(6)制得籽晶：将步骤(5)中的晶体生长溶液以0.05～0.1℃/天的速度缓慢降温，10～25天后得到数颗有机晶体的籽晶，有机晶体的籽晶的形貌规整，质量较高，有机晶体的籽晶的透过率大于65％，尺寸为(1～4)×(1～4)×(0.2～0.5)mm3。所述有机溶剂优选为无水甲醇；所述微孔滤膜的孔径范围为0.15～0.80μm，优选为0.45μm；本专利技术与现有技术相比，其原理可靠，操作简单，品质好，效率高，能够有效控制籽晶生成过程中的形貌和质量，高品质籽晶数量较多，籽晶生长的成功率高，对于光电子类新材料制备领域具有举足轻重的作用，能够用于制备光电子器件，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。附图说明：图1为本专利技术涉及的有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法的流程框图。图2为实施例1涉及的有机DAST晶体薄片的结构原理示意图。图3为实施例1涉及的有机DAST晶体籽晶的结构原理示意图。图4为实施例1涉及的有机DAST晶体籽晶的光学显微图。图5为实施例1涉及的有机DAST晶体籽晶的透过率图。具体实施方式：下面通过实施例并结合附图做进一步说明。实施例1：本实施例涉及的有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法，其具体工艺制备过程包括以下步骤为：(1)配制晶体生长溶液：将纯度为99.8％的有机DAST晶体原料溶于纯度为95％的无水甲醇中，搅拌均匀，配制成容量为500ml，浓度为2g/100ml的晶体生长溶液；(2)抽滤：利用孔径为0.15μm的微孔滤膜抽滤步骤(1)中得到的晶体生长溶液，将滤液倒入育晶缸，加热滤液，使其在高于平衡温度5℃下保温1天；(3)育晶：将育晶缸中晶体生长溶液的温度稳定在平衡温度以上2℃，保温10h；(4)选取有机晶体薄片：利用自发成核法获得有机DAST晶体的微晶，从微晶中选择形状规整，无明显宏观缺陷的有机DAST晶体薄片用于培育籽晶，有机DAST晶体薄片的尺寸为(0.5～2)×(0.5～2)×(0.05～0.1)mm3；(5)放入有机晶体薄片：将步骤(3)中的晶体生长溶液以0.1℃/天的速度降温，当温度降至溶液亚稳区间内时，缓慢放入2颗步骤(4)中挑选的形状规整的有机晶体薄片；(6)制得籽晶：将步骤(5)中的晶体生长溶液以0.1℃/天的速度缓慢降温，20天后得到12颗DAST晶体籽晶，籽晶的形貌规整，质量较高，籽晶的透过率大于65％，尺寸为(2～4)×(2～4)×(0.2～0.5)mm3。实施例2：本实施例涉及的有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法，其具体工艺制备过程包括以下步骤为：(1)配制晶体生长溶液：将纯度为99.5％的有机DSTMS晶体原料溶于纯度为98％的无水乙醇中，搅拌均匀，配制成容量为300ml，浓度为6g/100ml的晶体生长溶液；(2)抽滤：利用孔径为0.45μm的微孔滤膜抽滤步骤(1)中得到的晶体生长溶液，将滤液倒入育晶缸，加热滤液，使其在高于平衡温度10℃下保温2天；(3)育晶：将育晶缸中晶体生长溶液的温度稳定在平衡温度以上5℃，保温15h；(4)选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法，其特征在于具体工艺制备过程包括以下步骤：(1)配制晶体生长溶液：将纯度高于99.5％的有机晶体原料溶于有机溶剂中，搅拌均匀，配制成一定容量的晶体生长溶液，晶体生长溶液的容量不超过育晶缸的容积，其浓度为2～6g/100ml；其中，有机晶体原料为DAST、DSTMS和OH1中任意一种；有机溶剂为无水甲醇和无水乙醇中任意一种，纯度为95％以上；(2)抽滤：利用微孔滤膜抽滤步骤(1)中得到的晶体生长溶液，将滤液倒入育晶缸，加热滤液，使其在高于平衡温度5～15℃下保温1～2天；(3)育晶：将育晶缸中晶体生长溶液的温度稳定在平衡温度以上1～5℃，保温10～24h；(4)选取有机晶体薄片：利用自发成核法获得有机晶体的微晶，从微晶中选择形状规整，无明显宏观缺陷的有机晶体薄片用于培育籽晶，有机晶体薄片的化学成分与有机晶体原料的组分一致，其尺寸为(0.5～2)×(0.5～2)×(0.05～0.1)mm

【技术特征摘要】
1.一种有机非线性光学晶体用籽晶的生长方法，其特征在于具体工艺制备过程包括以下步骤：(1)配制晶体生长溶液：将纯度高于99.5％的有机晶体原料溶于有机溶剂中，搅拌均匀，配制成一定容量的晶体生长溶液，晶体生长溶液的容量不超过育晶缸的容积，其浓度为2～6g/100ml；其中，有机晶体原料为DAST、DSTMS和OH1中任意一种；有机溶剂为无水甲醇和无水乙醇中任意一种，纯度为95％以上；(2)抽滤：利用微孔滤膜抽滤步骤(1)中得到的晶体生长溶液，将滤液倒入育晶缸，加热滤液，使其在高于平衡温度5～15℃下保温1～2天；(3)育晶：将育晶缸中晶体生长溶液的温度稳定在平衡温度以上1～5℃，保温10～24h；(4)选取有机晶体薄片：利用自发成核法获得有机晶体的微晶，从微晶中选择形状规整，无明显宏观缺陷的有机晶体薄片...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽凤，滕冰，钟德高，纪少华，马玉哲，韩世国，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37