[发明专利]化合物一氟三硼酸五钡和一氟三硼酸五钡非线性光学晶体及制备方法和用途

权利要求书

1.一种化合物一氟三硼酸五钡，其特征在于该化合物的化学式为Ba₅(BO₃)₃F，分子量882.13，采用固相反应法合成化合物。

2.一种化合物一氟三硼酸五钡非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为Ba₅(BO₃)₃F，分子量882.13，不具有对称中心，属正交晶系，空间群C222₁，晶胞参数为Z＝4，

3.根据权利要求2所述的化合物一氟三硼酸五钡非线性光学晶体的制备方法，其特征在于采用固相反应法合成化合物及高温熔液法生长晶体，具体操作按下列步骤进行：

a、将含钡、含氟和含硼化合物按摩尔比9∶1∶3-6称取放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至650℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至750℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再升温至900℃，恒温48小时，取出经研磨得到一氟三硼酸五钡化合物单相多晶粉末，再对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与一氟三硼酸五钡Ba₅(BO₃)₃F单晶结构得到的X射线谱图是一致的；

b、将步骤a得到的单相多晶粉末与助熔剂混合均匀，以温度1-30℃/h的升温速率加热至温度650-1200℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，再降温至温度610-1000℃，其中一氟三硼酸五钡化合物单相多晶粉末与助熔剂的摩尔比为1∶1-12；

或直接将含钡、含氟和含硼化合物与助熔剂混合均匀，以温度1-30℃/h的升温速率加热至温度650-1200℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，再降温至温度610-1000℃，其中含钡、含氟和含硼化合物与助熔剂的摩尔比为9∶1∶6∶1-12；

c、制备一氟三硼酸五钡籽晶：将步骤a得到的混合熔液以温度0.5-10℃/h的速率缓慢降至室温，自发结晶获得一氟三硼酸五钡籽晶；

d、将盛有步骤a制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤b得到的籽晶固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先预热籽晶5-60分钟，将籽晶下至接触混合熔液液表面或下至混合熔液中进行回熔，恒温5-60分钟，以温度1-60℃/h的速率降至温度750-945℃。

e、再以温度0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以0-60rpm转速旋转籽晶杆进行晶体的生长，待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度1-80℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可得到一氟三硼酸五钡非线性光学晶体。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于步骤a所述含钡化合物为碳酸钡、硝酸钡、氧化钡、氢氧化钡、碳酸氢钡或草酸钡。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于步骤a所述助熔剂为NaF-H₃BO₃、H₃BO₃-Na₂O、Na₂O-PbO、LiF-PbO、NaF-PbO或H₃BO₃-PbO。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于助熔剂NaF-H₃BO₃体系中NaF与H₃BO₃的摩尔比为1-5∶3-6；LiF-PbO或NaF-PbO体系中氟化物与氧化铅的摩尔比为1-5∶1-6；H₃BO₃-PbO或H₃BO₃-Na₂O体系中硼酸与氧化物的摩尔比为2-5∶1-5；Na₂O-PbO体系中氧化钠与氧化铅的摩尔比为1-5∶0.1-6。

7.根据权利要求2所述的一氟三硼酸五钡非线性光学晶体的用途，其特征在于，所述的一氟三硼酸五钡非线性光学晶体用于制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器。