專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氘化磷酸二氘銨(dadp)電光晶體的生長(zhǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體生長(zhǎng)領(lǐng)域，特別是涉及一種電光晶體的生長(zhǎng)方法。
氘化磷酸二氘銨(ND4D2PO4，簡(jiǎn)稱(chēng)DADP或AD*P)晶體是KDP(磷酸二氫鉀)類(lèi)型(KDP，DKDP，ADP，DADP)中的一種優(yōu)良的電光非線(xiàn)性光學(xué)晶體材料。是在400～1100nm波段的電光開(kāi)關(guān)、調(diào)制激光高技術(shù)領(lǐng)域常用的電光材料。正如KDP(KH2PO4)氘化二個(gè)氫成為DKDP(KD2PO4)晶體一樣，ADP(NH4H2PO4)氘化六個(gè)氫而成為DADP，晶體的光學(xué)、電學(xué)性能與ADP晶體相似但其半波調(diào)制電壓是上述KDP型晶體材料中最低的，近紅外透過(guò)波段也比ADP晶體拓寬近300nm，致使DADP晶體在制作高頻、高靈敏的電光調(diào)制器件更有應(yīng)有價(jià)值。DADP晶體的結(jié)構(gòu)(Piltz.R.O.McMahon，et.al.Deuteration and pressure effects on the crystal structure ofparaelectric NH4H2PO4，Zeitschrift fueer kristallographic，195(1991)241-249.)，其光、電、熱學(xué)、相變等性質(zhì)(R.S.Adhavand A.D.Vlassopoules，J.QuantumnElectron 10,688(1974))國(guó)外都有研究，美國(guó)Inrad INC.公司(QuantumnTechnology Inc.EO Modulation System specifications.)有關(guān)于KDP類(lèi)型晶體的電光器件產(chǎn)品介紹，但尚未找到有關(guān)DADP的原料合成及晶體生長(zhǎng)方面的文獻(xiàn)報(bào)道(A.opilaki and J.Szuber，Journal of Crystal growth 29(1975)173-175.)，國(guó)內(nèi)也沒(méi)有進(jìn)行該晶體的研究工作。
因?yàn)镈ADP晶體是有重要應(yīng)用與開(kāi)發(fā)價(jià)值的優(yōu)良電光晶體材料，所以本發(fā)明的目的就是公開(kāi)一種DADP原料制備和晶體生長(zhǎng)的方法。使用這種方法可以獲得達(dá)到電光器件尺寸20×20×20mm3和質(zhì)量要求的晶體材料。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下1.DADP晶體生長(zhǎng)原料的合成參照ADA(NH4H2AsO4)氘化為DADA(ND4D2AsO4)的合成方法(A.pilaki and J.Szuber，Journal of Crystal growth 29(1975)173-175)，即在過(guò)量重水中三次重結(jié)晶將ADA中的六個(gè)活潑氫氘化得到較高氘化率的DADA結(jié)晶。ADP也可采用這種方法，使用優(yōu)級(jí)純的NH4H2PO4(含量＞99.5％)和重水(純度＞99.5％)為原料，在重水中經(jīng)過(guò)三次重結(jié)晶，獲得含氘量＞95％的結(jié)晶原料，所不同的是除了采用低溫結(jié)晶增加結(jié)晶析出量的辦法外，還將結(jié)晶后的母液進(jìn)行蒸餾濃縮，提高D2O-DADP溶液的過(guò)飽和度，較大地增加DADP的結(jié)晶產(chǎn)率。
2.晶體生長(zhǎng)方法及條件根據(jù)DADP在重水中溶解度的測(cè)定，在42℃的溶解度為88.4克/100ml(D2O)。對(duì)1000ml的飽和溶液，每增加10gDADP可使飽和溫度提高1℃，說(shuō)明DADP在D2O中有較大的溶解度和溫度系數(shù)，所以可用溶液降溫法生長(zhǎng)DADP晶體。
采用上述ADP經(jīng)重水三次氘化后的DADP結(jié)晶(含氘量＞95％)為晶體生長(zhǎng)原料，重水為溶劑。以ADP晶體z切片為籽晶，固定于有機(jī)玻璃圓盤(pán)，沿著z軸向下單向生長(zhǎng)。溶液的酸堿度PH＝4～5，生長(zhǎng)起止溫度為60℃～室溫，水溶液恒溫槽的控溫精度達(dá)±0.01℃。晶體的正反向轉(zhuǎn)動(dòng)速度為50～60轉(zhuǎn)/分，晶體沿著z軸方向的生長(zhǎng)速度控制在1～3mm/天。
3.晶體生長(zhǎng)的技術(shù)步驟(包括DADP-D2O飽和溶液的配制和晶體生長(zhǎng)過(guò)程)(1)飽和溶液的配制溶解→吊晶法測(cè)定飽和溫度→0.25μm微孔過(guò)濾→溶液過(guò)熱處理(10℃，24小時(shí))。
(2)晶體生長(zhǎng)過(guò)程z切ADP籽晶的制做→籽晶預(yù)熱至飽和溫度→籽晶移入飽和溶液→成錐→程序降溫控制晶體生長(zhǎng)→晶體退火至室溫后取出。
經(jīng)過(guò)1～2個(gè)月周期的生長(zhǎng)，可獲得達(dá)到晶體電光器件質(zhì)量要求的含氘量＞95％透明完整的DADP晶體。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比所具有的有益效果是本發(fā)明的DADP晶體原料制備和晶體生長(zhǎng)方法與同類(lèi)型的DKDP晶體相比較，在原料合成方面，用ADP直接與重水進(jìn)行氘化重結(jié)晶，原料的純度更高，結(jié)合采用母液蒸餾濃縮提高了結(jié)晶產(chǎn)率，也降低了原料的成本。在晶體生長(zhǎng)方面DKDP晶體在較高過(guò)飽和度條件下生長(zhǎng)容易出現(xiàn)影響晶體生長(zhǎng)速度和質(zhì)量的單斜相問(wèn)題，而本發(fā)明的DADP晶體生長(zhǎng)沒(méi)出現(xiàn)單斜相問(wèn)題，所以可提高晶體的生長(zhǎng)速度和質(zhì)量。本發(fā)明所采用的DADP晶體生長(zhǎng)方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，晶體生長(zhǎng)速度快，獲得高光學(xué)品質(zhì)晶體的成功率高的優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)舉出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的典型實(shí)施例1、原料使用國(guó)產(chǎn)優(yōu)級(jí)純的NH4H2PO4(含量99.5％)，經(jīng)重水(含氘量＞99.5％)三次氘化重結(jié)晶得到含氘量大于95％的DADP晶體原料。
2、生長(zhǎng)溶液的配制1000cm3的K9磨口玻璃育晶瓶中用600ml重水溶解650g的DADP結(jié)晶原料。用吊晶法測(cè)得溶液的飽和點(diǎn)為54.8℃，用0.25μm微孔濾膜過(guò)濾溶液，65℃過(guò)熱溶液24小時(shí)后冷卻至55.7℃，溶液的PH值為4.3。
3、籽晶準(zhǔn)備采用ADP晶體Z向切割出21×21×4(mm)的晶片，經(jīng)磨制、鉆孔、消潔處理后用尼龍絲縛在有機(jī)玻璃圓盤(pán)載晶架上，經(jīng)預(yù)熱后移入上述溶液進(jìn)行晶體控溫生長(zhǎng)。
4、晶體生長(zhǎng)條件水浴恒溫槽控溫精度為±0.01℃，晶體轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，Z方向平均生長(zhǎng)速度為1.7mm/天，x(y)方向平均生長(zhǎng)速度0.26mm/天，晶體向下沿著Z軸方向半錐生長(zhǎng)。
經(jīng)過(guò)34天的生長(zhǎng)周期得到尺寸為29×29×62(mm)的透明完整均勻的DADP單晶。此晶體在氦氖激光輻射下無(wú)散射現(xiàn)象，說(shuō)明晶體有優(yōu)良的光學(xué)品質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種氘化磷酸二氘銨(DADP)電光晶體的生長(zhǎng)方法，包括結(jié)晶原料的合成和晶體的生長(zhǎng)方法兩部分，其特征在于(1)DADP結(jié)晶原料的合成使用優(yōu)級(jí)純的含量＞99.5％的NH4H2PO4試劑和純度＞99.5％的重水為原料，在重水溶液中采用三次重結(jié)晶氘化的方法得到含氘量大于95％的DADP晶體原料；(2)DADP晶體的生長(zhǎng)方法采用溶液降溫法，其生長(zhǎng)條件為生長(zhǎng)溶液的酸堿度為純態(tài)PH＝4～5；DADP晶體的生長(zhǎng)溫度為60℃～室溫；籽晶使用Z切的ADP晶體固定于有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)，使之向下半錐生長(zhǎng)；水浴恒溫槽的控溫精度為±0.01℃，晶體正反向轉(zhuǎn)速為50～60轉(zhuǎn)/分；晶體平均生長(zhǎng)速度控制在1～3mm/天(z方向)。
2.如權(quán)利要求1所述的氘化磷酸二氘銨電光晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于在原料合成中，將結(jié)晶后的母溶進(jìn)行蒸餾濃縮。
全文摘要
一種氘化磷酸二氘銨(DADP)電光晶體的生長(zhǎng)方法，屬于晶體生長(zhǎng)領(lǐng)域。它采用NH
文檔編號(hào)C30B29/14GK1424439SQ0114323
公開(kāi)日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2001年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月14日
發(fā)明者蘇根博, 莊欣欣, 賀友平, 李征東, 馬錦波, 李國(guó)輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所