本發明專利技術提出了一種采用新型助熔劑熔鹽法生長KTiOAsO4晶體的方法，解決了現有熔鹽法生長的KTiOAsO4晶體存在生長紋及多疇缺陷，包裹物多、晶體均勻性差的問題，其特點是包括以下步驟：KH2AsO4重結晶后去頭去尾；將重結晶后的KH2AsO4與K2CO3、TiO2、氟化物加入鉑坩堝，合成KTiOAsO4、K4As2O7、氟化物的均勻混合原料；頂部籽晶法生長KTiOAsO4晶體，其中：籽晶晶向為Z向，籽晶桿轉速20～60rpm，籽晶桿旋轉方式為正轉-停止-反轉，晶體生長起始溫度850～950℃，溫度梯度0.2～2℃/cm，降溫速率0.5～2℃/day，降溫40～60℃。本發明專利技術實現了高質量KTiOAsO4晶體的重復性生長，提高了KTiOAsO4晶體的均勻性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及晶體生長領域，特別是指一種采用新型助熔劑熔鹽法生長KTiOAsOuas體的方法。
技術介紹
KTiOAsO4晶體是一種優良的中紅外非線性材料，是KTiOPO4晶體家族中的一員，透光范圍為0.35 5.3 μ m，在3 5 μ m波段的吸收損耗遠低于KTiOPO4晶體，對空閑光的吸收少，可應用于中遠紅外光參量振蕩(簡稱0P0)領域。目前國內外KTiOAsO4晶體生長技術均不成熟，KTiOAsO4晶體存在生長紋、多疇、內部均勻性差、OPO轉換效率低等缺陷，限制了 KTiOAsO4晶體在器件方面的應用。目前KTiOAsO4晶體主要采用熔鹽法生長，生長使用的助熔劑一般為K6P4O13體系，該助熔劑粘度大，傳質差，導致得到的KTiOAs O4晶體均勻性差、包裹物多。最近幾年人們致力于改變助熔劑，嘗試了砷酸鹽助熔劑(J.Crystal Growth, 1994, Vol.137 (107-115))、鎢酸鹽助熔劑(J.Crystal Growth, 1991,Vol.33 (197-203))和鑰酸鹽助溶劑(J.Crystal Growth, 1991,Vol.33 (197-203))等以期得到缺陷較少的KTiOAsO4晶體，但均未取得顯著成果。1992年美國 CR&D 科學工程實驗室 L.K.Cheng 等人報道(Appl.Phys.，1993，Lett.62 (4)，346-348)通過摻雜Fe2O3,、Sc203、In2O3有利于得到單疇KTiOAsO4晶體，但晶體內部均勻性差、包裹物多。至今為止，未見實現單疇KTiOAsO4晶體可重復性生長的報道，高質量的單疇晶體很難獲得，仍是困擾KTiOAsO4晶體應用的主要問題。
技術實現思路
本專利技術提出一種采用新型助熔劑熔鹽法生長KTiOAsO4晶體的方法，解決了現有熔鹽法生長的KTiOAsO4晶體存在生長紋及多疇缺陷、包裹物多、晶體均勻性差的問題。本專利技術的技術方案是這樣實現的:一種采用新型助熔劑熔鹽法生長KTiOAsO4晶體的方法，其特征在于，包括以下步驟:(1)用純水將KH2AsO4加熱溶解、過濾、冷卻、析出，重結晶后去頭去尾；(2)在超凈房中，將重結晶后的KH2AsO4與K2C03、TiO2、氟化物加入鉬坩堝中；(3)將鉬坩堝放置于合料爐內，高溫1000 1200°C攪拌合成KTiOAsO4、K4As2O7、氟化物的均勻混合物料,之后冷卻至室溫；(4)將鉬坩堝迅速放入干燥的熔鹽爐內；(5)頂部籽晶法生長KTiOAsO4晶體，其中:籽晶晶向為Z向〈001〉，籽晶桿轉速20 60rpm，籽晶桿旋轉方式為正轉-停止-反轉，晶體生長起始溫度850 950°C，溫度梯度0.2 2°C /cm,降溫速率0.5 2°C /day,降溫40 60°C ;(6)晶體生長結束后，將熔鹽爐降至室溫，取出制得的KTiOAsO4晶體。優選的氟化物為=BaF2或NaF或KF中的任意一種或多種。優選的KTiOAsO4.K4As2O7、氟化物的混合體系中，KTiOAsO4與K4As2O7的摩爾比為0.4 0.8。優選的KTiOAsO4.K4As2O7、氟化物的混合體系中，F元素與KTiOAsO4的摩爾比為0.02 0.06。普通熔鹽法一般采用K6P4O13體系為助熔劑，與現有技術相比，本方法采用K4As2O7為助熔劑，該助熔劑粘度小，傳質好，生長得到的KTiOAsO4晶體無生長紋、無包裹物、均勻性良好。本專利技術解決了普通熔鹽法生長的KTiOAsO4晶體存在生長紋、多疇缺陷、包裹物多、晶體均勻性差、不能重復性生長的問題。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為得到的單疇KTiOAsO4的實物圖；圖2為KTi0As04〈001>晶面化學腐蝕后的顯微鏡圖片；圖3為KTi0As04〈001>晶面同步輻射X射線形貌圖。具體實施例方式下面將結合本專利技術實施例 中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。一種采用新型助熔劑熔鹽法生長KTiOAsO4晶體的方法，其特征在于，包括以下步驟:(I)用純水將KH2AsO4加熱溶解、過濾、冷卻、析出，重結晶后去頭去尾；(2)在超凈房中，將重結晶后的KH2AsO4與K2C03、TiO2、氟化物加入鉬坩堝中；(3)將鉬坩堝放置于合料爐內，高溫1000 1200°C攪拌合成KTiOAsO4、K4As2O7、氟化物的均勻混合物料,之后冷卻至室溫；具體化學反應為:2KH2As04+ K2C03 = K4As207 + C02 +2Η20,KH2As04+TiO2=KTi0As04+H20 ；(4)將鉬坩堝迅速放入干燥的熔鹽爐內；(5)頂部籽晶法生長KTiOAsO4晶體，其中:籽晶晶向為Z向〈001〉，籽晶桿轉速20 60rpm，籽晶桿旋轉方式為正轉-停止-反轉，晶體生長起始溫度850 950°C，溫度梯度0.2 2°C /cm,降溫速率0.5 2°C /day,降溫40 60°C ;(6)晶體生長結束后，將熔鹽爐降至室溫，取出制得的KTiOAsO4晶體。優選的氟化物為=BaF2或NaF或KF中的任意一種或多種。優選的KTi0As04、K4As2O7、氟化物的混合體系中，KTiOAsO4與K4As2O7的摩爾比為0.4 0.8。優選的KTiOAsO4.K4As2O7、氟化物的混合體系中，F元素與KTiOAsO4的摩爾比為0.02 0.06。實施例1:首先，用純水將KTiOAsO4加熱溶解、過濾、冷卻、析出，重結晶后去頭去尾；第二步，在超凈房中，將重結晶后的KTiOAsO4與K2C03、TiO2^BaF2加入鉬坩堝中；第三步，將鉬坩堝置于合料爐中，以50°C /h的升溫速率升至1100°C并恒溫48h，攪拌合成摩爾比KTi0As04/K4As207=0.4、F/KTi0As04=0.02的均勻混合物料，之后以40°C /h的降溫速率降至室溫；第四步，將鉬坩堝迅速放入干燥的熔鹽爐內；第五步，以50°C /h的升溫速率將熔鹽爐升溫至1100°C，恒溫48h后先以30°C /h的降溫速率降至865°C，再以5°C /h的降溫速率降溫至850°C，然后將預熱后的籽晶下入熔體，待籽晶部分回熔之后，頂部籽晶法生長KTiOAsO4晶體，其中:籽晶方向為Z向〈001〉，籽晶桿轉速20rpm，籽晶桿旋轉方式為正轉-停止-反轉，晶體生長起始溫度850°C，溫度梯度0.2V /cm,降溫速率 0.50C /day,降溫 40°C ；第六步，晶體生長結束后，以40°C /h的降溫速率將熔鹽爐降至室溫，取出制得的KTiOAsO4 晶體。參照圖2，將上述方法制備的KTiOAsO4晶體加工成8X8X Imm3KTiOAsO4樣品，放入220本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種采用新型助熔劑熔鹽法生長KTiOAsO4晶體的方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）用純水將KH2AsO4加熱溶解、過濾、冷卻、析出，重結晶后去頭去尾；（2）在超凈房中，將重結晶后的KH2AsO4與K2CO3、TiO2、氟化物加入鉑坩堝中；（3）將鉑坩堝放置于合料爐內，高溫1000～1200℃攪拌合成KTiOAsO4、K4As2O7、氟化物的均勻混合物料，之后冷卻至室溫；（4）將鉑坩堝迅速放入干燥的熔鹽爐內；（5）頂部籽晶法生長KTiOAsO4晶體，其中：籽晶晶向為Z向，籽晶桿轉速20～60rpm，籽晶桿旋轉方式為正轉?停止?反轉，晶體生長起始溫度850～950℃，溫度梯度0.2～2℃/cm，降溫速率0.5～2℃/day，降溫40～60℃；（6）晶體生長結束后，將熔鹽爐降至室溫，取出制得的KTiOAsO4晶體。
【技術特征摘要】
1.一種采用新型助熔劑熔鹽法生長KTiOAsO4晶體的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)用純水將KH2AsO4加熱溶解、過濾、冷卻、析出，重結晶后去頭去尾； (2)在超凈房中，將重結晶后的KH2AsO4與K2C03、TiO2、氟化物加入鉬坩堝中； (3)將鉬坩堝放置于合料爐內，高溫1000 1200°C攪拌合成KTi0As04、K4As207、氟化物的均勻混合物料,之后冷卻至室溫； (4)將鉬坩堝迅速放入干燥的熔鹽爐內； (5)頂部籽晶法生長KTiOAsO4晶體，其中:籽晶晶向為Z向〈001〉，籽晶桿轉速20 60rpm,籽晶桿旋轉方式為正轉-停止-反轉，晶體生長起始溫度8...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王世武，賈延偉，王鴻雁，
申請(專利權)人：青島海泰光電技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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