一种Ｋ２Ａｌ２Ｂ２Ｏ７晶体助熔剂生长方法：将Ｋ２Ａｌ２Ｂ２Ｏ７与助熔剂按摩尔比为１∶１．４～２．２混合，置９５０～１０５０℃马弗炉中熔化，室温冷却得生长原料；再置于电炉丝加热晶体生长炉升温得高温溶液；饱和点温度以上２～１０℃引入籽晶；以饱和点温度为降温起点，边降温边旋转晶体；高温溶液竖直温度梯度０．０５～１℃／ｃｍ；待晶体生长至所需尺寸后，将晶体提离液面降温至室温，得到Ｋ２Ａｌ２Ｂ２Ｏ７晶体；助熔剂为Ｍ′Ｆ、Ｍ″Ｆ２或Ｍ′Ｆ＋Ｍ″Ｆ２，Ｍ′为Ｌｉ、Ｎａ或Ｋ，Ｍ″为Ｃａ或Ｂａ；该方法生长温度低，生长体系挥发性和粘度小，利于溶质传输，可长出无包裹体、无光路、高光学质量Ｋ２Ａｌ２Ｂ２Ｏ７晶体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种单晶的生长方法，具体的说使涉及K2A12B207非线性光学晶体的助 熔剂生长方法。
技术介绍
1(^128207化合物最早是由Kaduk合成， 并采用X-射线衍射的方法证明其单相，但是没有给出详细的结构，其性质也不清楚。1998 年，中国禾口日本禾斗学家同时报道了 K2A12B207 (简称KAB0)是一种优秀的非线性光学 材料，通过生长KABO单晶解析了结构。KAB0的空间群为P321，属于三方晶系，晶胞参数 a二8.5657(8)A， c = 8.463(l) A， Z = 3。 KAB0晶体的倍频系数与KDP(d36 = 0. 37pm/V)相当， 双折射率适中，An = 0.07，具有宽的透光范围(180-3600nm)，具有良好的物化性能，不潮 解，易于机械加工等优点。 KABO属非同成分熔融化合物，必须采用助熔剂法进行晶体生长，晶体生长有两种 方法(l)先进行KABO的固相合成，然后与助熔剂按照一定比例混合，在高温下熔化，进行 晶体生长；(2)直接将合成KABO的原料和助熔剂按一定比例混合，在高温下熔化，进行晶体 生长。现有技术中采用其它助熔剂(如Mo03)，则体系的粘度增大，熔体流动缓慢，影响溶质 的传输，晶体生长时容易带入助熔剂，导致包裹体产生，严重影响晶体的质量。另外，由于温 度较高，其饱和点温度在950 IOO(TC，所以挥发比较严重，籽晶杆周围和炉口周围有白色 针状物，不利于KABO的生长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术生长1(^128207晶体时存在的生长温度较高(体系 的温度在950 IOO(TC )、体系挥发度大、生长体系的粘度较大的缺陷，从而提供一种可以 在较低温度(体系温度在800 85(TC)下生长、生长体系的挥发度小、粘度较小、且光学质 量高的K2A12B207晶体的助熔剂生长方法。 本专利技术的技术方案如下 本专利技术提供的K2A12B207晶体的助熔剂生长方法，其步骤如下 1)配料及预处理 将K2A12B207与助熔剂按摩尔比为1 : 1. 4 2. 2均匀混合，放入到950 1050°C 的马弗炉中熔化，然后直接取出放在室温下冷却，制得晶体生长所需生长原料； 所述的助熔剂为M' F、M〃 ^或为由M' F禾PM〃 F2组成的混合物，其中M'为 Li、Na或K， M〃为Ca或Ba ; 2)下籽晶 将步骤1)制备的生长原料放入电炉丝加热晶体生长炉里，升温至900 IOO(TC， 然后恒温24 48h或者使用铂金搅拌器搅拌10 24h确保生长原料完全熔化均匀得高温 溶液；用籽晶尝试法寻找到晶体生长的饱和点温度，然后在饱和点温度以上2 l(TC引入 籽晶，籽晶固定在籽晶杆上，控制籽晶杆使籽晶下表面刚刚接触高温溶液液面或将籽晶伸 至高温溶液液面之下5 15mm位置处，恒温10 60分钟后，降温至饱和点温度； 3)控制各项参数进行晶体生长 在晶体生长过程中，以饱和点作为降温的起点，以0. 1 4°C /天的速率降温；同 时以20 40转/分的速率旋转晶体；高温溶液竖直温度梯度为0. 05 1°C /cm ; 4)出炉 待晶体生长至所需尺寸后，提升籽晶杆，使晶体整体脱离高温溶液液面之上5 40mm，以不大于30°C /h的速率降温至室温，得到K2A12B207晶体。 所述步骤1)的K2A12B207由下式中制备K2A12B207的原料来替代K2C03+A1203+2H3B03 = K2A12B207+C02 t +3H20个。 所述的步骤1)中的预处理为将配好的原料直接熔化于铂金坩锅中，冷却至室温。 所述的步骤l)中的助溶剂可用单一的M' F或M〃 K，也可以用M' F与M" F2组 成的混合物。 所述的步骤2)的籽晶可以用不同的方法固定于在籽晶杆上。 所述的步骤2)的籽晶为 、 或方向的籽晶。 所述的步骤3)中的晶体旋转方向为单向旋转或双向旋转。 本专利技术提供的K2A12B207晶体的助熔剂生长方法，使用是M' F、 M 〃 F2或 M' F+M〃 FJ其中M'为Li、 Na或K， M〃为Ca或Ba)作为助熔剂，可以获得厘米尺寸的、 用作制作高光学质量的非线性光学晶体器件，与现有技术相比，该方法的优益之处在于 1)可以降低1(^128207晶体的生长温度，其生长温度范围大致在800 8501:，易于 进行相应的晶体生长条件的调节； 2)可以明显降低了溶液的粘度，有利于晶体生长过程中的溶质传输，易于晶体的生长并且极大减少了包裹体的形成几率，能够得到高质量的1(^128207晶体； 3)可以减小生长体系的挥发，避免生长过程中因组分挥发造成的组分偏移，，提高了晶体生长过程中体系的稳定性以及晶体生长的重复性。具体实施例方式实施例1 :采用助熔剂法制备K2A12B207晶体 以K2A12B207粉末和分析纯的NaF为原料，按照摩尔比K2A12B207 : NaF = 1 : 1. 5配 料，称取265. 62g K2Al具(^粉末、63gNaF，即生长体系中摩尔比1(^128207 : NaF = 1 : 1. 5 ; 将称取的原料研磨混合均匀后，装入①70mmX85mm的开口铂金坩锅中，先在105(TC的马弗 炉里熔化，冷却至室温后，将上述盛有熔料的坩锅放入竖直式电炉丝加热单晶生长炉中，用 保温材料把位于炉顶部的开口封上，在炉顶部与坩锅中心位置对应处留一可供籽晶杆出入 的小孔，升温至950°C ，使上述熔料完全熔化得高温溶液，在该温度下保持24小时，使高温 溶液充分匀化；用尝试籽晶法寻找晶体生长的饱和温度为82(TC，将上述高温溶液降温至 825°C (饱和温度以上5t:)，将沿方向切好的1(^128207籽晶用铂丝固定在籽晶杆下4端，从炉顶部小孔将籽晶缓慢导入生长炉内，使籽晶下端沾上高温溶液液面，籽晶以40转/ 分的速率旋转，恒温30分钟后，30分钟降温至820°C ，然后以0. 1 3°C /天的速率降温，进 行晶体生长。生长过程中，籽晶的转速随晶体的逐渐长大而减慢。待晶体生长结束后，使晶 体脱离液面，以20°C /h的速率降至室温，获得尺寸约为35mmX28mmX 15mm的K2A12B207晶 体。 同理，用LiF和KF做助熔剂，生长温度分别为816。C和819°C ，采用相同的晶体生 长参数，分别可以得到尺寸约为30mmX 25mmX 18mm和40mmX 30mmX 20mm的K2A12B207晶体。 采用此方法生长K2A12B207晶体可以明显降低K2A12B207晶体的生长温度和生长体系的粘度，所生长的晶体没有包裹体和开裂，也无光路。 实施例2 :采用助熔剂法制备K2A12B207晶体 以K2A12B207粉末分析纯的BaF2为原料，按照摩尔比K2A12B207 : BaF2 =1 : 1. 4 配料，称取265. 62g 1(^128207粉末、245. 44g BaF2，即生长体系中摩尔比K2A12B207 : BaF2 = 1 : 1.4。将称取的原料研磨混合均匀后，装入①70mmX85mm的开口铂金坩锅中，先在95(TC 的马弗炉里熔化，冷却至室温后，将上述盛有熔料的坩锅放入竖直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｋ↓［２］Ａｌ↓［２］Ｂ↓［２］Ｏ↓［７］晶体的助熔剂生长方法，其步骤如下： １）配料及预处理： 将Ｋ↓［２］Ａｌ↓［２］Ｂ↓［２］Ｏ↓［７］与助熔剂按摩尔比为１∶１．４～２．２均匀混合，放入到９５０～１０５０℃的马弗炉中熔化，然后直接取出放在室温下冷却，制得晶体生长所需生长原料； 所述的助熔剂为Ｍ′Ｆ、Ｍ″Ｆ↓［２］或为由Ｍ′Ｆ和Ｍ″Ｆ↓［２］组成的混合物，其中Ｍ′为Ｌｉ、Ｎａ或Ｋ，Ｍ″为Ｃａ或Ｂａ； ２）下籽晶： 将步骤１）制备的生长原料放入电炉丝加热晶体生长炉里，升温至９００～１０００℃，然后恒温２４～４８ｈ或者使用铂金搅拌器搅拌１０～２４ｈ确保生长原料完全熔化均匀得高温溶液；用籽晶尝试法寻找到晶体生长的饱和点温度，然后在饱和点温度以上２～１０℃引入籽晶，籽晶固定在籽晶杆上，控制籽晶杆使籽晶下表面刚刚接触高温溶液液面或将籽晶伸至高温溶液液面之下５～１５ｍｍ位置处，恒温１０～６０分钟后，降温至饱和点温度； ３）控制各项参数进行晶体生长： 在晶体生长过程中，以饱和点作为降温的起点，以０．１～４℃／天的速率降温；同时以２０～４０转／分的速率旋转晶体；高温溶液竖直温度梯度为０．０５～１℃／ｃｍ； ４）出炉： 待晶体生长至所需尺寸后，提升籽晶杆，使晶体整体脱离高温溶液液面之上５～４０ｍｍ，以不大于３０℃／ｈ的速率降温至室温，得到Ｋ↓［２］Ａｌ↓［２］Ｂ↓［２］Ｏ↓［７］晶体。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡章贵，岳银超，吴振雄，
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：11[中国|北京]
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