Lbo晶體生長原料的合成方法及制備lbo晶體的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于晶體生長【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種LBO晶體生長原料的合成方法，在100℃去離子水中加入Li2MoO4和H3BO3，制得乳狀物；將乳狀物烘干、磨成粉末，獲得生長原料，再進(jìn)行燒結(jié)獲得燒結(jié)體。還提供了一種制備LBO晶體的方法，將上述燒結(jié)體放入晶體生長爐中，升溫至熔化后，攪拌溶液，冷卻至飽和點溫度以上5～10℃，得到混合均勻的熔體；將籽晶預(yù)熱后緩慢引入晶體生長爐，當(dāng)24h后籽晶未熔未長，開始以0.1～1℃/day的降溫速率緩慢生長；晶體生長結(jié)束后從熔體中提出晶體，降至室溫，取出制得LBO晶體。本發(fā)明避免了固相合成在高溫下反應(yīng)組分偏離，使生長的LBO晶體質(zhì)量好，無包裹體等晶體缺陷。
【專利說明】LBO晶體生長原料的合成方法及制備LBO晶體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于晶體生長【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種LBO晶體生長原料的合成方法及制備LBO晶體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三硼酸鋰(LiB3O5，簡稱LB0)是中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所陳創(chuàng)天組發(fā)現(xiàn)的一種性能優(yōu)越的非線性光學(xué)晶體，它不僅具有較大的非線性系數(shù)、較高的抗激光損傷閾值、寬的透過范圍、較小的匹配角和走離角，而且在室溫下能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配、不潮解、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。目前，LBO晶體主要應(yīng)用于固體激光變頻領(lǐng)域中，可用于Nd = YAG和Nd = YLF的二倍
頻和三倍頻。
[0003]LBO晶體是包晶化合物，分解溫度在834±4°C。LBO晶體一般采用高溫溶液法生長，采用固相合成生長原料，由于固相合成生長原料需在高溫下進(jìn)行，造成物料揮發(fā)使得反應(yīng)原料組分偏離，使LBO晶體生長困難，生長出的晶體中在提出過程中易開裂且得到的晶體易出現(xiàn)包裹體等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明的一個目的是提供一種LBO晶體生長原料的合成方法，包括以下步驟， [0005]Sll:在100°C去離子水中加入Li2MoO4和H3BO3，攪拌溶解后加熱制得乳狀物；
[0006]S12:將所述步驟11制得的乳狀物烘干；
[0007]S13:將所述步驟12所得的烘干物質(zhì)磨成粉末，獲得生長原料，再進(jìn)行燒結(jié)獲得燒結(jié)體。
[0008]優(yōu)選的，所述步驟11中，所述Li2MoO4 =H3BO3摩爾比為1:5~7。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟12中，烘干溫度為130~180°C。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟13中，燒結(jié)過程在400~500°C下恒溫?zé)Y(jié)10h。
[0011]本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備LBO晶體的方法，包括以下步驟，
[0012]S21:將上述燒結(jié)體放入晶體生長爐中，升溫至800°C~900°C熔化后，攪拌溶液，冷卻至飽和點溫度以上5~10°C，得到混合均勻的熔體；
[0013]S22:將籽晶預(yù)熱后緩慢引入晶體生長爐，并接觸熔體液面，回熔降至飽和溫度，待溫度穩(wěn)定Ih后使籽晶重新接觸液面；當(dāng)24h后籽晶未熔未長，開始以0.1~1°C /day的降溫速率緩慢生長，旋轉(zhuǎn)籽晶桿；
[0014]S23:晶體生長結(jié)束后從熔體中提出晶體，降至室溫，取出制得LBO晶體。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟21中，攪拌溶液至少24h。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟22中，按照正轉(zhuǎn)-停-反轉(zhuǎn)的循環(huán)方式旋轉(zhuǎn)籽晶桿。
[0017]優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)籽晶桿的轉(zhuǎn)速為20~40rmp。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟23中，以10~20°C /h的降溫速率降至室溫。[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0020]1、本發(fā)明的晶體生長原料合成采用液相法取代了固相合成方法，避免固相合成生長原料時物料的揮發(fā)；
[0021]2、在高溫?zé)Y(jié)前，將原料充分混合均勻，避免高溫下物料組分偏離，使晶體易生長且避免存在包裹體等晶體缺陷，可提聞晶體質(zhì)量。
【具體實施方式】
[0022]以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0023]實施例1
[0024]按摩爾比Li2MoO4 =H3BO3=1: 5 的比例稱取 869.15g Li2MoO4 和 1545.75g H3BO3 加入到100 °c去離子水中，攪拌將其溶解。
[0025]將溶解后的溶液置于蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)掉溶液中的水分得到乳狀物。
[0026]將乳狀物放入烘箱內(nèi)，130°C烘干5h后取出。在瑪瑙研缽中充分研磨后獲得生長原料，放入鉬金坩堝中。在馬弗爐中400°C下恒溫?zé)Y(jié)10小時，得到燒結(jié)體。冷卻后放入豎直式電阻絲晶體生長爐中，快速升溫至900°C待物料完全溶化后，使用鉬金片制成的攪拌槳在該溫度下攪拌24小時，待熔體充分均勻后，取出攪拌槳。快速降溫至740°C。保持溫度一個小時。將預(yù)熱后的籽晶下入熔體表面上，待籽晶接觸液面部分融化后，再將溫度降至飽和點735°C。保持溫度一個小時。重新讓籽晶接觸液面。待籽晶不熔不長超過24小時。開始以0.1~1°C /day的降溫速率緩慢生長；籽晶桿按照正轉(zhuǎn)-停_反轉(zhuǎn)的循環(huán)方式旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速由生長初期的40rmp降至后期的20rmp。生長結(jié)束后，停止轉(zhuǎn)動，將晶體提離液面15mm,以10°C /h的降溫速率降至室溫，得到LBO晶體。晶體無色透明、無包裹體，尺寸大小為 78\75父63臟3，重 3658。
`[0027]實施例2
[0028]按摩爾比Li2MoO4 =H3BO3=1: 5.5 的比例稱取 869.15g Li2MoO4 和 1700.32g H3BO3 加入到100°C去離子水中，攪拌將其溶解。
[0029]將溶解后的溶液置于蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)掉溶液中的水分得到乳狀物。
[0030]將乳狀物放入烘箱內(nèi)，150°C烘干5h后取出。在瑪瑙研缽中充分研磨后獲得生長原料，放入鉬金坩堝中。在馬弗爐中420°C下恒溫?zé)Y(jié)10小時，得到燒結(jié)體。冷卻后放入豎直式電阻絲晶體生長爐中，快速升溫至800°C待物料完全溶化后，使用鉬金片制成的攪拌槳在該溫度下攪拌24小時，待熔體充分均勻后，取出攪拌槳?？焖俳禍刂?37°C。保持溫度一個小時。將預(yù)熱后的籽晶下入熔體表面上，待籽晶接觸液面部分融化后，再將溫度降至飽和點733°C。保持溫度一個小時。重新讓籽晶接觸液面。待籽晶不熔不長超過24小時。開始以0.1~TC /day的降溫速率緩慢生長；籽晶桿按照正轉(zhuǎn)-停-反轉(zhuǎn)的循環(huán)方式旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速由生長初期的40rmp降至后期的20rmp。生長結(jié)束后，停止轉(zhuǎn)動，將晶體提離液面15mm,以10°C /h的降溫速率降至室溫，得到LBO晶體。晶體無色透明、無包裹體，尺寸大小為 70父66\52臟3，重 3048。
[0031]實施例3
[0032]按摩爾比Li2MoO4 =H3BO3=I:6 的比例稱取 869.15g Li2MoO4 和 1854.9g H3BO3 加入到100°C去離子水中。攪拌將其溶解。[0033]將溶解后的溶液置于蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)掉溶液中的水分得到乳狀物。
[0034]將乳狀物放入烘箱內(nèi)，150°C烘干5h后取出。在瑪瑙研缽中充分研磨后獲得生長原料，放入鉬金坩堝中。在馬弗爐中450°C下恒溫?zé)Y(jié)10小時，得到燒結(jié)體。冷卻后放入豎直式電阻絲晶體生長爐中，快速升溫至800°C保持5個小時，料完全溶化后，使用鉬金片制成的攪拌槳在該溫度下攪拌24小時，待熔體充分均勻后，取出攪拌槳?？焖俳禍刂?33°C。保持溫度一個小時。將預(yù)熱后的籽晶下入熔體表面上，待籽晶接觸液面部分融化后，再將溫度降至飽和點728°C。保持溫度一個小時。重新讓籽晶接觸液面。待籽晶不熔不長超過24小時。開始以0.1~1°C /day的降溫速率緩慢生長；籽晶桿按照正轉(zhuǎn)-停-反轉(zhuǎn)的循環(huán)方式旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速由生長初期的40rmp降至后期的20rmp。生長結(jié)束后，停止轉(zhuǎn)動，將晶體提離液面15_，以15°C/h的降溫速率降至室溫，得到LBO晶體。晶體無色透明、無包裹體。尺寸大小為91\89父76臟3，重5098。
[0035]實施例4
[0036]按摩爾比Li2MoO4 =H3BO3=1: 6.5 的比例稱取 869.15g Li2MoO4 和 2009.47g H3BO3 加入到100°C去離子水中。攪拌將其溶解。
[0037]將溶解后的溶液置于蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)掉溶液中的水分得到乳狀物。
[0038]將乳狀物放入烘箱內(nèi)，160°C烘干5h后取出。在瑪瑙研缽中充分研磨后獲得生長原料，放入鉬金坩堝中。在馬弗爐中480°C下恒溫?zé)Y(jié)10小時，得到燒結(jié)體。冷卻后放入豎直式電阻絲晶體生長爐中，快速升溫至800°C保持5個小時，料完全溶化后，使用鉬金片制成的攪拌槳在該溫度下攪拌24小時，待熔體充分均勻后，取出攪拌槳?？焖俳禍刂?27°C。保持溫度一個小時。將預(yù)熱后的籽晶下入熔體表面上，待籽晶接觸液面部分融化后，再將溫度降至飽和點723°C。保持溫度一個小時。重新讓籽晶接觸液面。待籽晶不熔不長超過24小時。開始以0.1~1°C /day的降溫速率緩慢生長；籽晶桿按照正轉(zhuǎn)-停-反轉(zhuǎn)的循環(huán)方式旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速由生長初期的40rmp降至后期的20rmp。生長結(jié)束后，停止轉(zhuǎn)動，將晶體提離液面15mm，以20°C/h的降溫速率降至室溫，得到LBO晶體。晶體無色透明、無包裹體。尺寸大小為 83 X 79 X 56mm3,重 429g。
[0039]實施例5
[0040]按摩爾比Li2MoO4 =H3BO3=I:7 的比例稱取 869.15g Li2MoO4 和 2164.05g H3BO3 加入到100 °c去離子水中，攪拌將其溶解。
[0041]將溶解后的溶液置于蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)掉溶液中的水分得到乳狀物。
[0042]將乳狀物放入烘箱內(nèi)，180°C烘干5h后取出。在瑪瑙研缽中充分研磨后獲得生長原料，放入鉬金坩堝中。在馬弗爐中500°C下恒溫?zé)Y(jié)10小時，得到燒結(jié)體。冷卻后放入豎直式電阻絲晶體生長爐中，快速升溫至800°C保持5個小時，料完全溶化后，使用鉬金片制成的攪拌槳在該溫度下攪拌24小時，待熔體充分均勻后，取出攪拌槳?？焖俳禍刂?23°C。保持溫度一個小時。將預(yù)熱后的籽晶下入熔體表面上，待籽晶接觸液面部分融化后，再將溫度降至飽和點717°C。保持溫度一個小時。重新讓籽晶接觸液面。待籽晶不熔不長超過24小時。開始以0.1~1°C /day的降溫速率緩慢生長；籽晶桿按照正轉(zhuǎn)-停-反轉(zhuǎn)的循環(huán)方式旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速由生長初期的40rmp降至后期的20rmp。生長結(jié)束后，停止轉(zhuǎn)動，將晶體提離液面15mm，以20°C/h的降溫速率降至室溫，得到LBO晶體。晶體無色透明、無包裹體。尺寸大小為 81\77x641111113，重4438。[0043]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明、【具體實施方式】及試驗，對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此， 在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LBO晶體生長原料的合成方法，其特征在于，包括以下步驟， 511:在100°C去離子水中加入Li2MoO4和H3BO3，攪拌溶解后加熱制得乳狀物； 512:將所述步驟11制得的乳狀物烘干； 513:將所述步驟12所得的烘干物質(zhì)磨成粉末，獲得生長原料，再進(jìn)行燒結(jié)獲得燒結(jié)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟11中，所述Li2MoO4=H3BO3摩爾比為1:5~7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述步驟12中，烘干溫度為130 ~180°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述步驟13中，燒結(jié)過程在400~500°C下恒溫?zé)Y(jié)IOh。
5.一種使用如權(quán)利要求1所述合成方法獲得的生長原料制備LBO晶體的方法，其特征在于，包括以下步驟， 521:將權(quán)利要求1獲得的燒結(jié)體放入晶體生長爐中，升溫至800°C~900°C熔化后，攪拌溶液，冷卻至飽和點溫度 以上5~10°C，得到混合均勻的熔體； 522:將籽晶預(yù)熱后緩慢引入晶體生長爐，并接觸熔體液面，回熔降至飽和溫度，待溫度穩(wěn)定Ih后使籽晶重新接觸液面；當(dāng)24h后籽晶未熔未長，開始以0.1~1°C /day的降溫速率緩慢生長，旋轉(zhuǎn)籽晶桿； 523:晶體生長結(jié)束后從熔體中提出晶體，降至室溫，取出制得LBO晶體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟21中，攪拌溶液至少24h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述步驟22中，按照正轉(zhuǎn)-停-反轉(zhuǎn)的循環(huán)方式旋轉(zhuǎn)籽晶桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)籽晶桿的轉(zhuǎn)速為20~40rmp。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8任一所述的方法，其特征在于，所述步驟23中，以10~20°C/h的降溫速率降至室溫。
【文檔編號】C30B17/00GK103820856SQ201410035607
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】胡章貴, 楊蕾, 岳銀超 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所