一种LiXSe制造技术

本发明专利技术涉及一种LiXSe

A kind of LiXSe

The invention relates to a lixse

【技术实现步骤摘要】
一种LiXSe2多晶化合物与单晶体的合成方法
本专利技术属于多晶化合物与单晶体合成方法，涉及一种LiXSe2多晶化合物与单晶体的合成方法，涉及非线性光学与中子探测用LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)多晶化合物与单晶体的制备方法。
技术介绍
LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)晶体是一种性能优异的非线性光学晶体，基于其倍频、和频、差频、光参量振荡等二阶非线性光学特性，可以制成二次谐波发生器、频率转换器、光参量振荡器等非线性光学器件。除此之外，由于6Li对中子的俘获截面很大，利用LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)晶体可以制备成中子探测器，在核能应用、反恐、防核扩散、高能核探测等领域具有很广泛的应用。但是制备LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)晶体还存在许多问题，由于Li的化学性质活泼，容易与石英坩埚反应，同时在合成和单晶制备的过程中会损失大量的Se。目前的方法通常会在合成多晶料时提前加入一定过量的Li和Se，但是得到的LiXSe2(B＝In/Ga/InyGa1-y)单晶体的成分与其1：1：2的化学计量比存在一定的偏差，其中Li的偏离量可以达到25％以上。考虑到Li与Se的蒸气压随着温度的上升而不断增加，高温下会导致更多的Se气化，同时高温下气化的Li与石英的反应更加剧烈，会导致Li的气液平衡不断被打破，从而拉动Li的气液平衡向气体方向移动。目前文献中也有报道低温下进行合料，其升温至Se的熔点处(220℃-240℃)进行保温，进行Li与Ga的反应，随后在500℃处进行保温，进行Se与Li和Ga的反应减少Se的蒸汽压。在专利申请案“一种合成LiXSe2多晶化合物与单晶体的方法”中虽然根据DSC热分析测试，在Li与Se在Li的熔点处(180℃)进行反应，提供一种制备温度更低、流程更简单的合成工艺。但是，使原料全部不够熔化，Li、In、Ga与Se接触不充分，尤其是Se与Li单质反应不够充分，在形成Li2Se、InxSey和GaxSey等化合物，形成的Li-Se、In-Se和Ga-Se等键不能够有效固定Li与Se单质，Se和Li的损失得不到，使得不能很好降低化学计量比的偏离。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种合成LiXSe2多晶化合物与单晶体的方法。改变原有技术方案迅速升温到500℃以上使原料反应的工艺，使原料在低温下长时间停留，发生化合反应，以减少高温下Se与Li的损失，从而得到更符合化学计量比的LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)晶体，该方案可以将三种成分的偏离量控制在5％以内。技术方案一种LiXSe2多晶化合物与单晶体的合成方法，其中X＝In/Ga/InyGa1-y；其特征在于步骤如下：步骤1：对坩埚预先处理，在真空条件下，热解丙酮或者甲烷有机物，通过化学气相沉积法在干燥后的石英坩埚内壁上沉积一层碳膜；步骤2：选择熔炼元素单质方案为：Li、In和Se三种元素单质或者Li、Ga和Se三种元素单质或者Li、In、Ga、Se四种元素单质；当采用Li、In和Se三种元素单质或者Li、Ga和Se三种元素单质时，按照化学计量比1:1:2配比时，再增加1～3％的Li和1～3％的Se，一并放入内层坩埚中；当采用Li、In、Ga、Se四种元素单质时，按照化学计量比1:y:1-y:2加入时，增加1～3％的Li和1～3％的Se，一并放入内层坩埚中；所述y为0～1之间的任意数；步骤3：内层坩埚盖上塞子，使原料封闭在一个相对密闭的空间中；步骤4：放入镀好碳膜的石英坩埚中，抽真空到10-4-10-6Pa，使用氢氧焰密封石英坩埚后放入摇摆合料炉中；步骤5：将合料炉以30-50℃/h的速率升温到Li的熔点180℃，随后以5～10℃/h的速率升温到Se的熔点以上，随后在该温度保温2～5h使原料全部熔化；所述Se的熔点以上温度为220℃-260℃；步骤6：随后以5～30℃/h的速率升温到Li和In的反应温度，并在该温度保温2～15h使单质原料进一步充分反应；所述Li和In的反应温度为450℃-500℃；所述在保温期间，开启摇摆炉，使熔融的原料充分接触，化合更加均匀；步骤7：随后体系以50℃/h的速率升温到LiXSe2化合物的熔点之上，保温12～36h；所述X＝In/Ga/InyGa1-y；所述LiXSe2化合物的熔点为915℃～930℃；所述在保温期间，开启摇摆炉，使熔融的原料充分接触，化合更加均匀；步骤8：保温结束后，以5-30℃/h的速率降温到700℃后随炉冷却；步骤9：从坩埚中取出LiXSe2多晶原料，重新装入提前清洗好并利用化学气相沉积法镀好碳膜的石英坩埚中，并抽真空到10-4-10-6Pa，使用氢氧焰密封石英坩埚；所述X＝In/Ga/InyGa1-y。步骤10：将降温后的内层坩埚-石英坩埚双坩埚体系装入晶体生长炉中；步骤11：坩埚初始位于晶体生长炉的炉膛上部的高温区，提高晶体生长炉的炉温，使高温区的炉温比多晶熔点高30℃～50℃，为945℃～965℃；多晶原料充分熔化并过热后，坩埚以0.1mm/h～5mm/h的速率下降，使坩埚经过温度梯度为5℃/cm～20℃/cm的梯度区进行晶体生长，当熔体全部通过炉膛的温度梯度区的固-液界面后，晶体生长结束；随后晶体生长炉以2℃/h的速度，降温到600℃，然后以5～15℃/h的速度降到250℃后随炉冷却，即得到LiXSe2单晶体，X＝In/Ga/InyGa1-y。所述坩埚预先处理：将内层坩埚和外层的石英坩埚先用丙酮浸泡以去除有机杂质，用王水浸泡以去除无机杂质，然后用去离子水清洗干净，烘干。所述内层坩埚为石墨坩埚、PBN坩埚或者玻璃碳坩埚。有益效果本专利技术提出的一种LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)多晶化合物与单晶体的制备方法，用于解决现有方法制备的LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)单晶体偏离化学计量比的技术问题。该技术方案首先清洗内层坩埚和石英坩埚，将Li、In、Ga、Se几种单质装入内层坩埚与石英坩埚中并真空封装。将封接好的石英坩埚装入摇摆炉中，升温到180℃后，缓慢升温到260℃，并保温5h后，随后升温至470℃，再次保温5h，随后升温到LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)化合物熔点以上，保温、摇摆，随后冷却到室温。得到的LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)化合物符合其化学计量比。通过控制温度，在Li、Se较低的蒸汽压下，使Li、In、Ga和Se四种单质在Li、Se熔点附近发生化合反应，得到Li2Se、InxSey和GaxSey等化合物，以固定Li与Se的化学活性，从而减少Li与Se成分的损失，利用该方法得到的LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)多晶原料生长得到的LiXSe2(X＝In/Ga/InyGa1-y)单晶体的化学成分对化学计量比的偏离可以控制在5％以内。本专利技术使用Li、In本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LiXSe

【技术特征摘要】
1.一种LiXSe2多晶化合物与单晶体的合成方法，其中X＝In/Ga/InyGa1-y；其特征在于步骤如下：
步骤1：对坩埚预先处理，在真空条件下，热解丙酮或者甲烷有机物，通过化学气相沉积法在干燥后的石英坩埚内壁上沉积一层碳膜；
步骤2：选择熔炼元素单质方案为：Li、In和Se三种元素单质或者Li、Ga和Se三种元素单质或者Li、In、Ga、Se四种元素单质；
当采用Li、In和Se三种元素单质或者Li、Ga和Se三种元素单质时，按照化学计量比1:1:2配比时，再增加1～3％的Li和1～3％的Se，一并放入内层坩埚中；
当采用Li、In、Ga、Se四种元素单质时，按照化学计量比1:y:1-y:2加入时，增加1～3％的Li和1～3％的Se，一并放入内层坩埚中；所述y为0～1之间的任意数；
步骤3：内层坩埚盖上塞子，使原料封闭在一个相对密闭的空间中；
步骤4：放入镀好碳膜的石英坩埚中，抽真空到10-4-10-6Pa，使用氢氧焰密封石英坩埚后放入摇摆合料炉中；
步骤5：将合料炉以30-50℃/h的速率升温到Li的熔点180℃，随后以5～10℃/h的速率升温到Se的熔点以上，随后在该温度保温2～5h使原料全部熔化；所述Se的熔点以上温度为220℃-260℃；
步骤6：随后以5～30℃/h的速率升温到Li和In的反应温度，并在该温度保温2～15h使单质原料进一步充分反应；所述Li和In的反应温度为450℃-500℃；所述在保温期间，开启摇摆炉，使熔融的原料充分接触，化合更加均匀；
步骤7：随后体系以50℃/h的速率升温到LiXSe2化合物的熔点...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亚东，郭力健，薛望祺，肖宝，介万奇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61