LiGaS2多晶的合成方法，它涉及多晶的合成方法。本发明专利技术解决了现有的LiGaS2多晶原料合成的过程中，由于合成原料在高温下产生的高压及含锂化合物的腐蚀使合成使用的石英管炸裂的技术问题。方法：将长石英管和石墨坩埚放到高温的水平电阻炉中，通入混有丙酮蒸汽的氩气，使其内壁镀一层裂解碳；将镓和锂先经水平单温区管式电阻炉的高温反应，得到LiGa合金；将LiGa合金与硫放到内壁镀裂解碳的石墨坩埚中，再将石墨坩埚放到内壁镀裂解碳的长石英管中，熔封后放入垂直电阻炉中，石墨坩埚一端为高温端，将高温端加热反应，得到LiGaS2多晶。反应过程中长石英管不会炸裂，本发明专利技术制备LiGaS2多晶可用于制备单晶。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多晶的合成方法。
技术介绍
在激光的应用领域中，人们一直希望得到一种能从紫外区到红外区连续可调的激光光源，采用非线性光学晶体，利用其二阶非线性光学效应(倍频、和频、差频、光参量振荡等)，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，可以扩展激光器的可调谐范围。目前在可见光区和紫外光区的非线性光学晶体材料已经能满足实际应用的需求。而在红外光领域，特别是3 20 μ m的中红外区域，仍然缺乏性能优质的大尺寸有效的非线性光学晶体。Life^2晶体是新型的红外非线性光学晶体材料，它具有较大的非线性光学系数(d31 = 5.8(2. 26 μ m))和较宽的透过波段(0. 33_12um)；该晶体在800nm波长的激光照射下，双光子吸收系数小于0. Olcm/GW,比AgGM2晶体的双光子吸收系数(3. 5 5. 6cm/Gff)小2-3个数量级；LiGM2晶体是已知的中红外非线性光学晶体中带隙最宽的，达到4. KeV，因此可以预测它也具有较高的激光损伤阈值；由于这一晶体具有纤锌矿结构， 因此在晶体生长时避免了由于各项异性所引起的晶体开裂现象。为了获得大尺寸，性能优异的Life^2单晶体，首先需得到高质量单相的Life^2多晶原料。现有的Life^2多晶原料合成的方法可以用含锂化合物、含镓化合物和含硫的化合物制备，如向LiGaR中通入H2S或向Li2C03、Ga2O3的混合物中通入H2S来制备LifeiS2，这两种方法在制备的产品Life^2中引入了杂质氧，获得的多晶料纯度不高。单质原料直接化合法是使用Li单质、( 单质及S单质化合生成Life^2，在合成过程中生成了高熔点的中间产物GaxSy，因此获得的多晶产物含有杂相，而且含锂化合物腐蚀石英管导致石英管管壁变薄变脆，由于合成温度高达1050 士 7°C，硫在高温条件下具有非常高的饱和蒸气压，因此在制备过程中石英管经常炸裂，导致制备无法进行。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的Life^2多晶原料合成的过程中，由于合成原料在高温下产生的高压及含锂化合物的腐蚀使合成使用的石英管炸裂的技术问题，而提供Life^2多晶的合成方法。本专利技术的Life^2多晶的合成方法按以下步骤进行一、将长度为30cm 40cm的短石英管和长度为50cm 60cm的长石英管、氮化硼小舟和石墨坩埚先用去离子水冲洗干净，然后浸没在王水中浸泡IOh Mh，再用去离子水冲洗干净，烘干；二、将步骤一处理的长石英管放入温度为950°C 1050°C的水平电阻炉中，管口在炉外，并用铝塞密封，然后通入高纯氩气以排除石英管内的空气，待空气排净后，再将氩气通入高纯丙酮中，将从高纯丙酮中溢出的混有丙酮蒸汽的氩气通入石英管中，通气时间为25min 40min，然后再向石英管中通入高纯氩气，同时将水平电阻炉降至室温，得到内壁镀裂解碳的长石英管；三、将步骤一处理的石墨坩埚放入用去离子水冲洗干净并烘干的长石英管中，再将长石英管放入温度为950°C 1050°C的水平电阻炉中，将导气管插入石墨坩埚中，先通入高纯氩气以排除石英管内的空气，待空气排净后，再将高纯氩气通入高纯丙酮中，将从高纯丙酮中溢出的混有丙酮蒸汽的氩气通入石墨坩埚中，通气时间为他 几，最后再向石墨坩埚中通入高纯氩气，同时将水平电阻炉降至室温，得到内壁镀裂解碳的石墨坩埚；四、按( 和Li的原子比为 1 1 1.05称取( 和Li，放入经步骤一处理的氮化硼小舟中，将氮化硼小舟插入经步骤一处理的短石英管中，真空熔封后，放入水平单温区管式电阻炉中，先以50°C /h 60°C /h 的速度升温至200°C 210°C并保持5h 6h，然后再以10°C /h 15°C /h的速度升温至 400°C 420°C并保持40h 60h，再以50°C /h 60°C /h的速度降至室温，得到Lifei合金； 五、按Life与S的摩尔比为1 1.05 2称取步骤四得到的Life合金和单质硫，依次将单质硫和Life合金加入到经步骤三得到的内壁镀裂解碳的石墨坩埚中，再将内壁镀裂解碳的石墨坩埚放入到经步骤二得到的内壁镀裂解碳的长石英管中，将内壁镀裂解碳的长石英管抽真空并用氢氧火焰熔封，再将熔封后的长石英管放入垂直电阻炉中，其中长石英管中放置石墨坩埚的一端为下端并设置为高温区，另一端为上端设置为低温区；六、将长石英管的高温区以30°C /h 35°C /h的速度升温至500°C 550°C并保持20h 25h，然后再以 5°C /h 8°C /h的速度升温至840°C 860°C并保持20h 25h，再以5°C /h 8°C /h的速度升温至900°C 910°C并保持20h 25h，最后以50°C /h 60°C /h的速度降至室温， 低温区不加热，得到Life^2多晶。本专利技术利用丙酮在高温条件下裂解出的碳附着在反应器长石英管内壁，形成一层致密的碳膜，避免了有含锂化合物与石英管的直接接触；同时，垂直长石英馆的下端为高温区，原料在高温区反应，石英管的另一端不加热，在高温区与低温区之间存在较大的温度差，高温区的蒸气不断地从高温区向低温区传递，因此高温区的气体压力无法达到高温区温度下气体的平衡压力，即元素的饱和蒸气压，从而避免了具有较高蒸气压力的单质S原料在高温条件下所引起的石英管炸裂现象。Lifei合金的反应活性较高，因此在较低的温度条件下(500°C)Life合金就可与硫单质原料化合。合成过程中不生成高熔点的中间产物 GaxSy，因此合成产物不含杂相，得到的是均相，高纯的Life^2多晶原料。由于在合成过程中采用的是化合态的金属Li，因此也减少了 Li单质对石英管的腐蚀作用。本专利技术的方法制备Life^2多晶可用为制备单晶的原料。附图说明图1为具体实施方式二十九制备的Life^2多晶的X射线衍射谱图。 具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的Life^2多晶的合成方法按以下步骤进行一、将长度为30cm 40cm的短石英管和长度为50cm 60cm的长石英管、氮化硼小舟和石墨坩埚先用去离子水冲洗干净，然后浸没在王水中浸泡IOh Mh，再用去离子水冲洗干净，烘干； 二、将步骤一处理的长石英管放入温度为950°C 1050°C的水平电阻炉中，管口在炉外，并用铝塞密封，然后通入高纯氩气以排除石英管内的空气，待空气排净后，再将氩气通入高纯丙酮中，将从高纯丙酮中溢出的混有丙酮蒸汽的氩气通入石英管中，通气时间为25min 40min，然后再向石英管中通入高纯氩气，同时将水平电阻炉降至室温，得到内壁镀裂解碳的长石英管；三、将步骤一处理的石墨坩埚放入用去离子水冲洗干净并烘干的长石英管中， 再将长石英管放入温度为950°C 1050°C的水平电阻炉中，将导气管插入石墨坩埚中，先通入高纯氩气以排除石英管内的空气，待空气排净后，再将高纯氩气通入高纯丙酮中，将从高纯丙酮中溢出的混有丙酮蒸汽的氩气通入石墨坩埚中，通气时间为他 7h，最后再向石墨坩埚中通入高纯氩气，同时将水平电阻炉降至室温，得到内壁镀裂解碳的石墨坩埚；四、 按( 和Li的原子比为1 1 1. 05称取( 和Li，放入经步骤一处理的氮化硼小舟中， 将氮化硼小舟插入经步骤一处理的短石英管中，真空熔封后，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．ＬｉＧａＳ２多晶的合成方法，其特征在于ＬｉＧａＳ２多晶的合成方法按以下步骤进行：一、将长度为３０ｃｍ～４０ｃｍ的短石英管和长度为５０ｃｍ～６０ｃｍ的长石英管、氮化硼小舟和石墨坩埚先用去离子水冲洗干净，然后浸没在王水中浸泡１０ｈ～２４ｈ，再用去离子水冲洗干净，烘干；二、将步骤一处理的长石英管放入温度为９５０℃～１０５０℃的水平电阻炉中，管口在炉外，并用铝塞密封，然后通入高纯氩气以排除石英管内的空气，待空气排净后，再将氩气通入高纯丙酮中，将从高纯丙酮中溢出的混有丙酮蒸汽的氩气通入石英管中，通气时间为２５ｍｉｎ～４０ｍｉｎ，然后再向石英管中通入高纯氩气，同时将水平电阻炉降至室温，得到内壁镀裂解碳的长石英管；三、将步骤一处理的石墨坩埚放入用去离子水冲洗干净并烘干的长石英管中，再将长石英管放入温度为９５０℃～１０５０℃的水平电阻炉中，将导气管插入石墨坩埚中，先通入高纯氩气以排除石英管内的空气，待空气排净后，再将高纯氩气通入高纯丙酮中，将从高纯丙酮中溢出的混有丙酮蒸汽的氩气通入石墨坩埚中，通气时间为６ｈ～７ｈ，最后再向石墨坩埚中通入高纯氩气，同时将水平电阻炉降至室温，得到内壁镀裂解碳的石墨坩埚；四、按Ｇａ和Ｌｉ的原子比为１∶１～１．０５称取Ｇａ和Ｌｉ，放入经步骤一处理的氮化硼小舟中，将氮化硼小舟插入经步骤一处理的短石英管中，真空熔封后，放入水平单温区管式电阻炉中，先以５０℃／ｈ～６０℃／ｈ的速度升温至２００℃～２１０℃并保持５ｈ～６ｈ，然后再以１０℃／ｈ～１５℃／ｈ的速度升温至４００℃～４２０℃并保持４０ｈ～６０ｈ，再以５０℃／ｈ～６０℃／ｈ的速度降至室温，得到ＬｉＧａ合金；五、按ＬｉＧａ与Ｓ的摩尔比为１～１．０５∶２称取步骤四得到的ＬｉＧａ合金和单质硫，依次将单质硫和ＬｉＧａ合金加入到经步骤三得到的内壁镀裂解碳的石墨坩埚中，再将内壁镀裂解碳的石墨坩埚放入到经步骤二得到的内壁镀裂解碳的长石英管中，将内壁镀裂解碳的长石英管抽真空并用氢氧火焰熔封，再将熔封后的长石英管放入垂直电阻炉中，其中长石英管中放置石墨坩埚的一端为下端并设置为高温区，另一端为上端设置为低温区；六、将长石英管的高温区以３０℃／ｈ～３５℃／ｈ的速度升温至５００℃～５５０℃并保持２０ｈ～２５ｈ，然后再以５℃／ｈ～８℃／ｈ的速度升温至８４０℃～８６０℃并保持２０ｈ～２５ｈ，再以５℃／ｈ～８℃／ｈ的速度升温至９００℃～９１０℃并保持２０ｈ～２５ｈ，最后以５０℃／ｈ～６０℃／ｈ的速度降至室温，低温区不加热，得到ＬｉＧａＳ２多晶。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨春晖，马天慧，孙亮，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93
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