本發(fā)明涉及用于非線(xiàn)性光學(xué)晶體xteo2·p2o5(x＝2,4)的制備方法及制備裝置，屬于光電材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

非線(xiàn)性光學(xué)晶體是激光技術(shù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，制備并研究新型非線(xiàn)性光學(xué)晶體是當(dāng)今前沿課題。xteo2·p2o5(x＝2,4)屬于非中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，帶隙為4ev，其粉末倍頻效應(yīng)為α-sio2的50倍，有良好的非線(xiàn)性光學(xué)性質(zhì)，是一種新型優(yōu)異的非線(xiàn)性光學(xué)晶體。該類(lèi)晶體最早由v.s.kozhukharov報(bào)道，在teo2-p2o5玻璃體系中形成了兩個(gè)新的不一致熔融晶相te4p2o13和te2p2o9。但長(zhǎng)期以來(lái)，此種材料沒(méi)有得到深入研究。2010年，minkyungkim采用固相反應(yīng)法獲得了te2p2o9晶相。但是，該報(bào)道中獲得的材料是小的晶粒，不是一塊完整單晶，離晶體實(shí)際應(yīng)用還有很大差距。

xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體是一種不一致熔融晶體，而針對(duì)不一致熔融晶體，其制備過(guò)程主要采用助溶劑法，因?yàn)椴灰恢氯廴诰w對(duì)析晶溫度的要求很高，控制十分困難，如果控制不好會(huì)分解或者相變，導(dǎo)致最終得不到純相晶體。

迄今為止，尚沒(méi)有xteo2·p2o5(x＝2,4)體塊單晶的生長(zhǎng)方法，為此提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種用于非線(xiàn)性光學(xué)材料的xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體的制備方法，所得xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體為厘米級(jí)體塊晶體。

本發(fā)明采用提拉法制備xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體，通過(guò)特定工藝參數(shù)的控制，尤其是控制好析晶溫度和提拉速率，最終制備得到厘米級(jí)體塊xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體。

本發(fā)明還提供一種xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體的制備裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，晶體生長(zhǎng)體系屬于開(kāi)放生長(zhǎng)體系，不需要密閉環(huán)境和惰性氣氛。

術(shù)語(yǔ)說(shuō)明：

xteo2·p2o5(x＝2,4)合成化學(xué)反應(yīng)方程式：

2teo2+p2o5＝te2p2o9，即2teo2·p2o5；

4teo2+p2o5＝te4p2o13，即4teo2·p2o5。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體的制備方法，包括步驟如下：

(1)將teo2和p2o5原料按摩爾比2:1或4:1混合均勻，升溫至550-800℃，恒溫3-4小時(shí)，使物料充分熔化并混和均勻；然后以3-5mm/小時(shí)的速率提拉，獲得te2p2o9和te4p2o13晶體籽晶；

(2)將teo2和p2o5原料按摩爾比2:1或4:1混合均勻，升溫至550-800℃，恒溫3-4小時(shí)，使物料充分熔化并混合均勻，下入te2p2o9或te4p2o13晶體籽晶，以0.2-3mm/小時(shí)的提拉速率進(jìn)行晶體的提拉生長(zhǎng)，同時(shí)控制降溫速率為1-2℃/小時(shí)；

(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，提出晶體，以20-100℃/小時(shí)的降溫速率降至100℃以下，自然冷卻至室溫，即得xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)中teo2和p2o5原料混合均勻后，升溫至650-800℃；

優(yōu)選的，提拉速率為3.5-4.5mm/小時(shí)。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(2)中teo2和p2o5原料混合均勻后，升溫至600-700℃；

優(yōu)選的，提拉速率為0.2-2.5mm/小時(shí)。

根據(jù)本發(fā)明，上述xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體的制備裝置，包括生長(zhǎng)爐，所述的生長(zhǎng)爐頂端開(kāi)口，所述的生長(zhǎng)爐內(nèi)部底端設(shè)置有保溫層，所述的保溫層上面設(shè)置有坩堝，所述的生長(zhǎng)爐頂端傾斜設(shè)置有觀(guān)察孔，所述的生長(zhǎng)爐中心處設(shè)置有籽晶桿，所述的籽晶桿連接有提拉裝置。

本發(fā)明使用時(shí)，將teo2和p2o5原料放入坩堝中，啟動(dòng)生長(zhǎng)爐，teo2和p2o5原料在坩堝中熔融，得到熔體，啟動(dòng)提拉裝置，在籽晶桿端部得到籽晶；然后將teo2和p2o5原料加入到坩堝中，控制析晶溫度和提拉速率進(jìn)行生長(zhǎng)晶體，即可得到生長(zhǎng)的晶體。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明克服了不一致熔融晶體不容易采用提拉法生長(zhǎng)的技術(shù)不足，控制合適的析晶溫度和提拉速率，解決了晶體生長(zhǎng)過(guò)程中易分解或相變的問(wèn)題。

2、本發(fā)明方法成功制備得到xteo2·p2o5(x＝2,4)體塊晶體，晶體達(dá)厘米級(jí)大小，能夠很好的進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

3、本發(fā)明的制備過(guò)程在開(kāi)放式環(huán)境中進(jìn)行，即晶體生長(zhǎng)在空氣或氧氣氛圍下即可生長(zhǎng)，無(wú)需密閉環(huán)境和惰性氣氛，生長(zhǎng)條件簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

4、本發(fā)明的晶體制備裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，晶體生長(zhǎng)體系屬于開(kāi)放生長(zhǎng)體系，易于控制。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的生長(zhǎng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、提拉裝置，2、觀(guān)察孔，3、籽晶桿，4、生長(zhǎng)爐，5、坩堝，6、生長(zhǎng)的晶體，7、熔體，8、保溫層。

圖2是實(shí)施例2制備的te2p2o9晶體光學(xué)照片。

圖3是te2p2o9標(biāo)準(zhǔn)xrd圖譜；橫坐標(biāo)為2θ，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度(任意單位)。

圖4是實(shí)施例2制備的te2p2o9晶體的xrd譜圖4；橫坐標(biāo)為2θ，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度(任意單位)。

圖5是實(shí)施例3制備的te4p2o13晶體光學(xué)照片。

圖6是te4p2o13標(biāo)準(zhǔn)xrd圖譜；橫坐標(biāo)為2θ，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度(任意單位)。

圖7是實(shí)施例3制備的te4p2o13晶體的xrd譜圖；橫坐標(biāo)為2θ，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度(任意單位)。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。

實(shí)施例1

一種xteo2·p2o5(x＝2,4)晶體的制備裝置，包括生長(zhǎng)爐4，所述的生長(zhǎng)爐4頂端開(kāi)口，所述的生長(zhǎng)爐4內(nèi)部底端設(shè)置有保溫層8，所述的保溫層8上面設(shè)置有坩堝5，所述的生長(zhǎng)爐4頂端傾斜設(shè)置有觀(guān)察孔2，所述的生長(zhǎng)爐4中心處設(shè)置有籽晶桿3，所述的籽晶桿3連接有提拉裝置1。

本實(shí)施例的制備裝置使用時(shí)，將teo2和p2o5原料放入坩堝5中，啟動(dòng)生長(zhǎng)爐4，teo2和p2o5原料在坩堝5中熔融，得到熔體7，啟動(dòng)提拉裝置1，在籽晶桿3端部得到籽晶；然后將teo2和p2o5原料加入到坩堝5中，控制析晶溫度和提拉速率進(jìn)行生長(zhǎng)晶體，即可得到生長(zhǎng)的晶體6。

實(shí)施例2：

提拉法生長(zhǎng)te2p2o9晶體，包括步驟如下：

(1)鉑絲提拉制備籽晶

將teo2和p2o5原料按摩爾比2:1混合均勻；放入鉑金坩堝中升溫至750℃，恒溫3小時(shí)，物料充分熔化并使熔液混和均勻；然后以5mm/小時(shí)的速率提拉，獲得te2p2o9晶體，用于制作籽晶；

(2)提拉法生長(zhǎng)te2p2o9晶體

提拉法制備te2p2o9晶體,其主要生長(zhǎng)條件是:生長(zhǎng)采用鉑金坩堝，空氣中進(jìn)行，生長(zhǎng)溫度650-680℃，提拉速率為0.2-1mm/小時(shí)。

將teo2和p2o5原料按摩爾比2:1混合均勻；放入鉑金坩堝中升溫至750℃，恒溫過(guò)熱3小時(shí)，使物料充分熔化并混合均勻，以0.2-1mm/小時(shí)的提拉速率進(jìn)行晶體的提拉生長(zhǎng)，同時(shí)控制降溫速率為1-2℃/小時(shí)；

(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，提出晶體，以40℃/小時(shí)的降溫速率降至100℃后，自然冷卻至室溫，即得te2p2o9晶體。

本實(shí)施例制得的晶體照片如圖2所示，由圖2可知，本實(shí)施例制得的te2p2o9晶體為厘米級(jí)大體塊晶體。

本實(shí)施例所得te2p2o9晶體的xrd譜圖如圖4所示，圖3是te2p2o9標(biāo)準(zhǔn)xrd圖譜。通過(guò)對(duì)比圖3、4可以看出，所制得的晶體xrd譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖一致，是te2p2o9晶體。

實(shí)施例3：

提拉法生長(zhǎng)te4p2o13晶體，包括步驟如下：

(1)鉑絲提拉制備籽晶

將teo2和p2o5原料按摩爾比4:1混合均勻；放入鉑金坩堝中升溫至650℃，恒溫4小時(shí)，物料充分熔化并使熔液混和均勻；然后以5mm/小時(shí)的速率提拉，獲得te4p2o13晶體，用于制作籽晶；

(2)提拉法生長(zhǎng)te4p2o13晶體

提拉法制備te4p2o13晶體,其主要生長(zhǎng)條件是:生長(zhǎng)采用鉑金坩堝，空氣中進(jìn)行，生長(zhǎng)溫度590-600℃，提拉速率為0.2-0.8mm/小時(shí)。

將teo2和p2o5原料按摩爾比4:1混合均勻；放入鉑金坩堝中升溫至650℃，恒溫過(guò)熱4小時(shí)，使物料充分熔化并混合均勻，以0.2-0.8mm/小時(shí)的提拉速率進(jìn)行晶體的提拉生長(zhǎng)，同時(shí)控制降溫速率為1-2℃/小時(shí)；

(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，提出晶體，以50-100℃/小時(shí)的降溫速率降至100℃后，自然冷卻至室溫。

本實(shí)施例制得的晶體照片如圖4所示，由圖4可知，本實(shí)施例制得的te4p2o13晶體為厘米級(jí)大體塊晶體。

本實(shí)施例所得te4p2o13晶體的xrd譜圖如圖7所示，圖6是te4p2o13標(biāo)準(zhǔn)xrd圖譜。通過(guò)對(duì)比圖6、7可以看出，所制得的晶體xrd譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖一致，是te4p2o13晶體。

實(shí)施例4：

提拉法生長(zhǎng)te2p2o9晶體，包括步驟如下：

(1)鉑絲提拉制備籽晶

將teo2和p2o5原料按摩爾比2:1混合均勻；放入鉑金坩堝中升溫至700℃，恒溫4小時(shí)，物料充分熔化并使熔液混和均勻；然后以5mm/小時(shí)的速率提拉，獲得te2p2o9晶體，用于制作籽晶；

(2)提拉法生長(zhǎng)te2p2o9晶體

提拉法制備te2p2o9晶體,其主要生長(zhǎng)條件是:生長(zhǎng)采用鉑金坩堝，空氣中進(jìn)行，生長(zhǎng)溫度630-650℃，提拉速率為0.2-3mm/小時(shí)。

將teo2和p2o5原料按摩爾比2:1混合均勻；放入鉑金坩堝中升溫至700℃，恒溫過(guò)熱4小時(shí)，使物料充分熔化并混合均勻，以0.2-1mm/小時(shí)的提拉速率進(jìn)行晶體的提拉生長(zhǎng)，同時(shí)控制降溫速率為1-2℃/小時(shí)；

(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，提出晶體，以40℃/小時(shí)的降溫速率降至100℃后，自然冷卻至室溫，即得te2p2o9晶體。

實(shí)施例5：

提拉法生長(zhǎng)te4p2o13晶體，包括步驟如下：

(1)鉑絲提拉制備籽晶

將teo2和p2o5原料按摩爾比4:1混合均勻；放入鉑金坩堝中升溫至600℃，恒溫4小時(shí)，物料充分熔化并使熔液混和均勻；然后以5mm/小時(shí)的速率提拉，獲得te4p2o13晶體，用于制作籽晶；

(2)提拉法生長(zhǎng)te4p2o13晶體

提拉法制備te4p2o13晶體,其主要生長(zhǎng)條件是:生長(zhǎng)采用鉑金坩堝，空氣中進(jìn)行，生長(zhǎng)溫度560-570℃，提拉速率為0.3-1.2mm/小時(shí)。

將teo2和p2o5原料按摩爾比4:1混合均勻；放入鉑金坩堝中升溫至600℃，，恒溫過(guò)熱4小時(shí)，使物料充分熔化并混合均勻，以0.8-1.2mm/小時(shí)的提拉速率進(jìn)行晶體的提拉生長(zhǎng)，同時(shí)控制降溫速率為1-2℃/小時(shí)；

(3)晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，提出晶體，以70-80℃/小時(shí)的降溫速率降至100℃后，自然冷卻至室溫。

對(duì)比例1

如實(shí)施例2所述，不同的是：

步驟(1)和(2)中的溫度為500℃。較低的溫度及易在熔液表面形成漂浮物，造成組分偏析，無(wú)法獲得晶體。

對(duì)比例2

如實(shí)施例2所述，不同的是：

步驟(1)和(2)中的溫度為900℃。teo2易揮發(fā)，溫度過(guò)高，揮發(fā)嚴(yán)重，不易獲得晶體。