[发明专利]一种Ba3P3O10Cl单晶的生长方法

说明书

本发明公开了一种Ba₃P₃O₁₀Cl单晶的生长方法，包括：1)采用BaCO₃与NH₄H₂PO₄作为原料，经烧结后得到多晶原料；2)将多晶原料与BaCl₂、CsCl混合研磨，得到原料混合物，并将原料混合物进行真空密封；3)对真空密封后的所述原料混合物高温加热熔融，之后降温，得到Ba₃P₃O₁₀Cl单晶。本发明采用合成的多晶原料混合一定比例的BaCl₂与CsCl，熔封在密闭的石英管内，采用真空密闭助熔剂坩埚下降法生长，并调整生长过程中的温度等参数，从而得到了能够符合实用要求的厘米级的高质量大尺寸Ba₃P₃O₁₀Cl单晶，尺寸约为Φ10×50mm，且在紫外可见光区域透过率可达90％以上。

技术领域

本发明涉及单晶生长技术领域，尤其是涉及一种Ba₃P₃O₁₀Cl单晶的生长方法。

背景技术

非线性光学(NLO)晶体在众多领域有着极为重要的应用，近年来国内外发现了许多性质良好的具有新颖结构的NLO化合物粉末，如Ba₃P₃O₁₀Cl等，由于没有厘米级单晶，尚未评估它们是否有实际应用价值。原因在于大量新颖的NLO化合物易氧化、非一致熔融或分解温度低于熔点，且多晶料难以大量合成，因此获得厘米级单晶非常困难。

据报道，Ba₃P₃O₁₀Cl的合成采用的原料是BaO，P₂O₅，BaCl₂，以及CsCl (99.9％)。在充满氩气的手套箱中装料，将BaO，P₂O₅，BaCl₂按照摩尔比例5： 3：1称量总量300mg，与300mgCsCl助熔剂混合装入石墨坩埚中，将石墨坩埚装入石英管中，在真空度达到10^-4帕时，熔封石英管。烧结程序为：15小时将温度由室温升至250℃，恒温24小时。以18.5℃/h的升温速度升至620℃，再以8℃/小时的速度升至850℃，恒温100小时。再以5℃/h的速度降温至450℃，最后关闭炉子。将烧结后的石英管打开，采用去离子水对产物进行冲洗，再将得到的无色小晶体烘干，最终可以获得质量约0.1g的Ba₃P₃O₁₀Cl多晶料。

目前，要获得厘米级的大单晶，除所合成的多晶料需要具有较高的纯度外，还需要足够量的多晶料(10g以上)，而依靠上述方法来获得足够量的多晶料将是一个很繁重的工作，研究发现，限制上述方法获得大量多晶料的原因在于所采用的原料P₂O₅的熔点为340℃，沸点为360℃，由于熔点和沸点相对于反应温度来说相对较低，当反应温度升至P₂O₅的沸点附近时，其强烈挥发产生巨大的蒸汽压，容易引起石英管的破裂，为了防止上述问题发生，因此在每一根石英管内所加的反应原料有限。由此看来，Ba₃P₃O₁₀Cl单晶生长的困难在于如何快速大量的获得纯度满足晶体生长要求的多晶料。