[发明专利]一种晶体生长的助熔剂及晶体生长方法

说明书

本发明公开了一种晶体生长的助熔剂及晶体生长方法。所述晶体为Pb₁₇O₈Cl₁₈，所述助熔剂的体系包括PbO、金属卤化物M′X、金属卤化物M″X₂和Bi₂O₃中的至少一种；M′为Li、Na或K，M″为Mg、Ca、Ba、Sr或Pb，X为F或Cl。晶体生长方法为：将多晶原料与助熔剂混合融化；在熔体温度饱和点上方开始引晶，熔体温度稳定在饱和点，开始晶体生长；晶体生长至所需尺寸，提升籽晶杆晶体脱离液面，在弱氧化性气氛中进行退火处理。本发明充分照顾晶体生长的取向，有效提高晶体生长稳定性，减小生长过程中溶体挥发和体系粘度，解决晶体针状发育及生长的晶体易开裂、变颜色等问题，生长出的晶体尺寸大、光学质量高。

技术领域

本发明涉及一种单晶的生长方法，特别涉及一种中红外非线性光学Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体生长的助熔剂及晶体生长方法。

背景技术

Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体是2015年发现的一种具有高激光损伤阈值的新型中红外非线性光学晶体。它具有较大的非线性光学系数、高的激光损伤阈值、宽的透光范围、物理化学性能稳定等优点。与其它中红外非线性光学晶体相比，Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体的生长习性较好，可在开放体系生长，大大降低了传统红外倍频晶体在封闭系统中生长的难度。Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体能够通过激光频率变换对可见光或近红外激光实现中远红外激光输出，由于该晶体具有高的抗光伤阈值，因而该晶体在高功率激光变频领域具有广阔的应用前景。美国的《美国化学会志》[J.Am.Chem.Soc.2015,137,8360-8363]报道了Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体的结构，该晶体属于正交晶系、空间群是Fmm2、是双轴晶体，其晶胞参数每个晶胞中包含3个Pb₁₇O₈Cl₁₈化学式。由于Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体是同成分熔融化合物，先前的报道是采用自发成核的方法进行晶体生长，但生长出的晶体都是部分透明，并且晶体内有大量的宏观包裹体，生长的晶体易开裂，难以能满足物性测试。因此本发明优选新的合适的助熔剂采用熔盐顶部籽晶法来进行中红外非线性光学晶体Pb₁₇O₈Cl₁₈的生长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体生长的助熔剂及晶体生长方法，以提高晶体生长体系稳定性，增大晶体生长的析晶温度区间、减小高温溶液粘度以及挥发性、改善晶体针状生长习性，获得较大尺寸、高质量的Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种Pb₁₇O₈Cl₁₈晶体生长的助熔剂，其特征在于，所述助熔剂的体系包括PbO、金属卤化物M′X、金属卤化物M″X₂和Bi₂O₃中的至少一种；所述金属卤化物M′X、金属卤化物M″X₂中，M′为Li、Na或K，M″为Mg、Ca、Ba、Sr或Pb，X为F或Cl。

优选地，所述的Pb₁₇O₈Cl₁₈是由含Pb化合物、含O化合物和含Cl化合物反应制得。