一种卤化亚铜晶体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种卤化亚铜晶体的制备方法，特点是采用坩埚下降法生长，具体步骤如下：1）将卤化亚铜原料进行纯化预处理；2）将装有研磨均匀的卤化亚铜原料的石英坩埚进行抽真空操作转移至管式炉中后，将石英坩埚加热到150℃，保温50min后得到无水卤化亚铜，再加热到高于石英坩埚内物料熔点50℃

【技术实现步骤摘要】
一种卤化亚铜晶体的制备方法


[0001]本专利技术涉及人工晶体和晶体生长领域，尤其是涉及一种卤化亚铜晶体的制备方法。

技术介绍

[0002]在外加电场的作用下，晶体的折射率发生改变的现象称为电光效应。晶体材料的电光效应分为两种，一种是泡克尔斯电光效应（折射率与所加电场强度的一次方成正比），产生这种效应的晶体通常是不具有对称中心的各向异性晶体。另一种是克尔效应（折射率与所加电场强度的二次方成正比），产生这种效应的晶体通常是任意对称的晶体或者各向同性晶体。电光晶体主要应用于制作光调制器、光开光、扫描器等。在可见光波段，常见的电光晶体有磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、铌酸锂、钽酸锂等，其中前两种晶体具有高的光学质量和光损伤阈值，但是半波电压高，并且容易潮解。后面两种晶体半波电压低并且物理性能好，但是光损伤阈值低。在红外波段，常见的电光晶体为砷化镓和碲化镉等半导体。随着光电子技术的不断发展，对电光晶体的的质量和性能要求变得越来越高，电光晶体越来越成为每一个科研人员研究的热点之一。
[0003]γ
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CuCl是一种常见的电光晶体材料，它在温度低于407℃为立方结构的p型半导体材料，空间群为F
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43m，属于立方晶系。对于CuCl晶体研究的最大难题是获得高质量、大尺寸的单晶。目前国内外文献报道的生长该晶体的方法主要有助溶剂法和溶胶法等，但是这两种方法生长的晶体尺寸较小、质量也较差。晶体的生长工艺和生长方法需要进一步探索。
[0004]溴化亚铜是一种具有优良导电能力和不同寻常的光致发光半导体材料。其可广泛应用于室温蓝色发光器件、场发射显示器和真空荧光显示器。目前报道生长CuBr晶体的方法比较少。2004年万松明等报道了利用乙二醇生长CuBr晶体。但是这种方法晶体的成核无法控制，得到的晶体的尺寸也比较小，所得的晶体都是毫米级别的，晶体的生长工艺和生长方法需要进一步探索。
[0005]碘化亚铜：目前新型闪烁体的主要目标是获得高能量分辨率、衰减时间快的晶体。过去人们研究的晶体大多数都是绝缘体机制的，发现非常少的闪烁晶体是亚纳秒（＜1ns）级别衰减。而作为第三代半导体材料的CuI晶体却有着超快衰减的特性，其衰减时间仅仅为90ps，是人们目前所知的最快的无机闪烁体。
[0006]由于CuI在水中的溶解度很小，故不能用传统的溶液法生长，这也就大大降低了获得CuI单晶的尺寸。目前相关文献报道的生长CuI晶体的方法主要包括络合解络法、气相沉积法、水热法、助溶剂法，但是都没有获得大尺寸、高质量的单晶，晶体的生长工艺和生长方法需要进一步探索。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有尺寸大、纯度高，质量好，透明度高的卤化亚铜晶体的制备方法。
[0008]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种卤化亚铜晶体的制备方法，采用坩埚下降法生长，具体步骤如下：（1）原料预处理：将卤化亚铜原料进行纯化预处理；（2）原料预烧结：在手套箱中操作，将经纯化的卤化亚铜原料装入玛瑙研钵中，研磨直至粒度均匀后，装入石英坩埚中；将石英坩埚进行抽真空操作直至真空度低至4帕时，转移至管式炉中后，将石英坩埚加热到150℃，保温50min后，密封石英坩埚，得到无水卤化亚铜，将密封好的石英坩埚加热到高于石英坩埚内物料熔点50℃
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100℃后，保温24h后缓慢降温，完成卤化亚铜原料预烧结；（3）晶体生长A.晶体化料：将密封的石英坩埚装入引下管，将引下管放入坩埚下降炉中，将坩埚下降炉内温度升至高于石英坩埚内物料熔点50
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150℃后，保温 24h，进行充分地熔料；B.晶体生长：将石英坩埚底部的温度升至高于石英坩埚内物料熔点5
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10℃，再以0.25
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10mm/h的均匀速度使引下管在坩埚下降炉中下降，直至石英坩埚内物料完全凝固成固体，停止下降，再以4
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10℃/h的降温速度使坩埚下降至室温；C.得到晶体：最后，在手套箱中操作，取出石英坩埚中制备好的卤化亚铜晶体。
[0009]所述的卤化亚铜为氯化亚铜、溴化亚铜或者碘化亚铜。
[0010]所述的氯化亚铜原料预处理过程如下：取CuCl样品于烧杯中，缓慢加入浓度为12mol/L的浓盐酸至CuCl粉末全部溶解后，进行抽滤，将滤过液转移至另一个烧杯中，并加入大量蒸馏水直至出现白色沉淀，抽滤获取白色沉淀；用蒸馏水洗涤白色沉淀3
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5次，将洗涤完毕的白色沉淀置于真空干燥箱中干燥，得到纯化的CuCl原料。
[0011]所述的溴化亚铜原料预处理过程如下：取CuBr样品于烧杯中，缓慢加入质量浓度为48%的氢溴酸至CuBr粉末全部溶解后，，进行抽滤，将滤过液转移至另一个烧杯中，并加入大量蒸馏水直至出现白色沉淀，抽滤获取白色沉淀；用蒸馏水洗涤白色沉淀3
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5次，将洗涤完毕的白色沉淀置于真空干燥箱中干燥，得到纯化的CuBr原料。
[0012]所述的碘化亚铜原料预处理过程如下：取CuI样品于烧杯中，加入煮沸的物质的量浓度为6.02mol/L的KI溶液至CuI粉末全部溶解后，进行抽滤，将滤过液转移至另一个烧杯中，并加入大量蒸馏水直至出现白色沉淀，抽滤获取白色沉淀；用蒸馏水洗涤白色沉淀3
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5次，将洗涤完毕的白色沉淀置于真空干燥箱中干燥，得到纯化的CuI原料。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术一种卤化亚铜晶体的制备方法，其采用坩埚下降法操作简单，通过控制生长条件，可以生长大尺寸的单晶，生长出的晶体尺寸大、纯度高，质量好，透明度高。制备的各晶体的分子式为CuCl、CuBr、CuI，都属于γ相的立方晶系，分子量分别为：99、143.45、190.45。CuCl晶体可应用于制作光调制器、光开光、扫描器；CuBr晶体可广泛应用于室温蓝色发光器件、场发射显示器和真空荧光显示器；CuI晶体在高能物理、核医学成像等方面具有很重要的应用价值。
附图说明
[0014]图1为具体实施例一中制备的氯化亚铜晶体的粉末衍射图谱；图2为具体实施例一中制备的CuCl晶体的TG
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DTA曲线；图3为具体实施例一中制备的CuCl单晶尺寸大小示意图；
图4为具体实施例一中制备的CuCl单晶的透射光谱图；图5为具体实施例二中制备的溴化亚铜晶体的粉末衍射图谱；图6为具体实施例二中制备的CuBr晶体的TG
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DTA曲线；图7为具体实施例二中制备的CuBr单晶尺寸大小示意图；图8为具体实施例三中制备的碘化亚铜晶体的粉末衍射图谱；图9为具体实施例三中制备的CuI晶体的TG
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DTA曲线；图10为具体实施例三中制备的CuI单晶尺寸大小示意图；图11为具体实施例三中制备的CuI单晶的透射光谱图。
具体实施方式
[0015]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0016]具体实施例一一种氯化亚铜晶体的制备，采用坩埚下降法生长，具体步骤如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卤化亚铜晶体的制备方法，其特征在于采用坩埚下降法生长，具体步骤如下：（1）原料预处理：将卤化亚铜原料进行纯化预处理；（2）原料预烧结：在手套箱中操作，将经纯化的卤化亚铜原料装入玛瑙研钵中，研磨直至粒度均匀后，装入石英坩埚中；将石英坩埚进行抽真空操作直至真空度低至4帕时，转移至管式炉中后，将石英坩埚加热到150℃，保温50min后，密封石英坩埚，得到无水卤化亚铜，将密封好的石英坩埚加热到高于石英坩埚内物料熔点50℃
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100℃后，保温24h后缓慢降温，完成卤化亚铜原料预烧结；（3）晶体生长A.晶体化料：将密封的石英坩埚装入引下管，将引下管放入坩埚下降炉中，将坩埚下降炉内温度升至高于石英坩埚内物料熔点50
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150℃后，保温 24h，进行充分地熔料；B.晶体生长：将石英坩埚底部的温度升至高于石英坩埚内物料熔点5
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10℃，再以0.25
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10mm/h的均匀速度使引下管在坩埚下降炉中下降，直至石英坩埚内物料完全凝固成固体，停止下降，再以4
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10℃/h的降温速度使坩埚下降至室温；C.得到晶体：最后，在手套箱中操作，取出石英坩埚中制备好的卤化亚铜晶体。2.根据权利要求1所述的一种卤化亚铜晶体的制备方法，其特征在于：所述的卤化亚铜为氯化亚铜、溴化亚铜或者碘化亚铜。...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建国，耿巨峰，潘尚可，李嫚，王昊宇，杨晨乐，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：