專利名稱：溴化汞單晶的生長方法
溴化汞單晶的生長方法技術(shù)領(lǐng)域本專利涉及一種無機非線性光學晶體材料溴化汞的品體生長。屬于材料科學領(lǐng)域。
技術(shù)背景紅外二階非線性光學品體在通訊、遙感、大氣探測、測距、激光武器方面有著重要的 用途，現(xiàn)在商品化的這一類材料激光損傷閾值普遍較低，不適合于應用在大功率激光輸出 的場合，限制了它們在這些領(lǐng)域的應用。申請人發(fā)現(xiàn)，溴化汞晶體恰好是能夠滿足這類需 求的材料。溶液法生長單晶具有生產(chǎn)設備簡單和適合于生長大尺寸單晶的優(yōu)點，某些巨大尺寸的 人工晶體比如大尺寸KDP單晶，就是采用溶液法生長的。溴化汞晶體曾經(jīng)用氣相法和熔 融法分別得到過，相對于溶液法生長單晶，氣相法和熔融法生長單晶設備復雜。然而溶液 法生長溴化汞晶體卻尚未見諸報道。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題是，提供在溶液中生長溴化汞單晶的方法，該方法具有設備簡 單，操作方便的優(yōu)點。本發(fā)明提供的技術(shù)方案之一是溴化汞單晶的生長方法，溴化汞溶于碳原子數(shù)為1-4 的醇中，采用溶劑揮發(fā)法生長得到溴化汞單晶。按照本發(fā)明，溴化汞溶解于比需要量過量40 60%的碳原子數(shù)為1-4的醇中，過濾， 將濾液在25-35'C間自動揮發(fā)，控制揮發(fā)速度每天蒸發(fā)量約為醇初始體積的5 10%， 7 15天后得溴化汞單晶；上述碳原子為l-4的醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異 丁醇或叔丁醇。本發(fā)明提供的另一技術(shù)方案是溴化汞溶于碳原子數(shù)為l-4的醇中，采用降溫法生長 得到溴化汞單晶。本方案分成兩部實施，第一歩是籽晶培養(yǎng)，第二歩是在育晶設備中降溫 培養(yǎng)晶體。溴化汞溶解于過量40~60%的碳原子數(shù)為1-4的醇中，過濾，將濾液在25-35 。C間自 動揮發(fā)，控制揮發(fā)速度每天蒸發(fā)量約為醇初始體積的15 20%， 3 5天后得許多溴化汞小單晶，選擇其中具有規(guī)整幾何外形同時透明性好的晶體作為籽晶，用于后來的降溫法培 養(yǎng)單晶的歩驟。配制45 r的溴化汞碳原子數(shù)為l-4醇的飽和溶液，并向其中加入體積比 0.5~1%的乙酸，然后至于50 'C的水浴中攪拌恒溫20 30分鐘；趁熱抽濾該溶液，然后將 濾液轉(zhuǎn)移至育晶設備，在47 48 'C之間的恒溫兩天，然后逐漸降溫，同時準確測定平衡 點。到達平衡點之后，將溫度提高到平衡點溫度以上0.2 0.5 。C， 隨后6 24個小時之 內(nèi)慢慢降至平衡點，然后0.05 'C/天的速度緩慢降溫20天，之后改為0.10 'C/天繼續(xù)緩慢 降溫，60 80天后得到溴化汞單晶。在上述配制45 。C的溴化汞飽和的碳原子數(shù)為l-4的 醇溶液后，加入碳原子數(shù)為1-4的醇體積的0.5~1%的乙酸，然后至于50 。C的水浴中攪拌。 上述碳原子為l-4的醇為乙醇、丙醇或異丙醇。由于溴化汞是具有一定離子性的共價化合物，所以它在各個溶劑中的溶解特性不同于 一般的共價化合物或者離子化合物。申請人在實際探索中意外發(fā)現(xiàn)，碳原子數(shù)在1 4之間 的低級醇類溶劑是比較合適的生長溶劑。在用降溫法培養(yǎng)晶體之前需要培養(yǎng)籽晶，用來作為降溫法中的晶種，我們研究發(fā)現(xiàn)， 碳原子數(shù)在1~4之間的低級醇類溶劑都可以用來培養(yǎng)溴化汞籽晶。另一方面，在醇溶液中用降溫法培養(yǎng)溴化汞晶體過程中發(fā)現(xiàn)，在較高的溫度下溶液容 易發(fā)黃，這些都會導致獲得的晶體光學質(zhì)量下降。我們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，向溶液中加入適當 的乙酸可以克服溶液發(fā)黃的問題。本發(fā)明不僅具有方法簡單，操作方便的優(yōu)點，而且可以制得規(guī)整和透明的溴化汞單晶。


圖1為本發(fā)明揮發(fā)法生長出來的晶體照片； 圖2為本發(fā)明降溫法培養(yǎng)的晶體照片。
具體實施方式
以下結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一歩的說明 實施例h溶液揮發(fā)法生長溴化汞晶體5克溴化汞溶解于30ml普通市售無水乙醇中，過濾以除去其中可能存在的不溶物或 者未溶微晶，將濾液轉(zhuǎn)移至一容量為50ml的錐形瓶中。將整個瓶放在一個無振動的平臺 上，25-35 'C間自動揮發(fā)，采用合適的透氣的材料封住瓶口，控制揮發(fā)速度每天蒸發(fā)量約 l~4ml， 5 20天后出現(xiàn)上下表面為近菱形的平行六面體形晶體，所得晶體如圖l所示， 從圖中可以看出用本發(fā)明揮發(fā)法可以得到規(guī)整和透明的溴化汞的單晶。實施例2:溴化汞籽晶培養(yǎng)籽晶培養(yǎng)的方法與例1中生長晶體的方法類似，不同之處在于，揮發(fā)速度為每天4 5ml。這樣得到的晶體數(shù)量比前者要多，體積小一些。更加適合于作為降溫法單晶生長的 籽晶。實施例3:乙醇溶液中降溫法生長溴化汞晶體。配制45 。C的溴化汞飽和乙醇溶液，并向其中加入體積比0.5~1%的乙酸，然后至于50 'C的水浴中攪拌恒溫20-30分鐘。迅速趁熱抽濾該溶液，同時注意真空度，以免抽濾時溶 液暴沸，然后將濾液快速轉(zhuǎn)移至育晶設備，在47 48 。C之間的恒溫兩天左右，以進一歩 除去溶液中的微晶。然后逐漸降低溫度，并使用小塊溴化汞晶體來觀測溶液平衡點，如果 已經(jīng)測得準確平衡點，則下入事先預備好的作為晶核的籽品，并做好液面記號，以后隨時 補充揮發(fā)的乙醇，開始生長。首先將溫度提高到平衡點以上0.2 0.5 'C，然后6 24個小時之內(nèi)慢慢降至平衡點， 然后0.05 "/天的速度緩慢降溫約20天，之后改為0.10 'C/天繼續(xù)緩慢降溫，之后酌情加 快降溫速度。但是不能超過0.15 'C/天。約60 80天后得到目標晶體。實施例4:異丙醇溶液中降溫法生長溴化汞晶體。在異丙醇中降溫法培養(yǎng)溴化汞晶體的的方法與在實施例3在乙醇中的方法基本一致。不同之處在于兩者的溶液濃度不同，溴化汞在異丙醇中的溶解度小于在乙醇中的溶解度。 在40 'C時，溶解度約為20克。我們首先配制40 。C左右的接近飽和的溶液，然后升高溫度5 10°C，趁熱抽濾。將 濾液轉(zhuǎn)入育晶設備。在45'C恒溫兩天左右，以除去溶液中的微晶。然后逐漸降低溫度， 并用小塊質(zhì)量不高的晶體下入溶液以觀測溶液是否達到平衡點，如果已經(jīng)測得準確平衡 點，則下入事先預備好的作為晶種的籽晶，并做好液面記號，以后隨時補充揮發(fā)的異丙醇， 準備開始生長。以下和乙醇溶液生長歩驟一致。首先將溫度提高到平衡點以上0.2 0.5 °C，然后6 24個小時之內(nèi)慢慢降至平衡點，然后0.05 'C/天的速度緩慢降溫約20天，之后改為0.10 °C/ 天繼續(xù)緩慢降溫，之后酌情加快降溫速度。但是不能超過0.15'C/天。約60 80天后得到 目標晶體，所得晶體如圖2所示，從圖中可以看出用本發(fā)明降溫法可以得到規(guī)整和透明的 溴化汞的單晶。
權(quán)利要求
1.溴化汞單晶的生長方法，其特征在于溴化汞溶于碳原子數(shù)為1-4的醇中，采用溶劑揮發(fā)法生長得到溴化汞單晶。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于溴化汞溶解于碳原子數(shù)為l-4的醇中，醇的用量為配制溴化汞飽和溶液所需量的140 160%，過濾，將濾液在25-35 'C間 自動揮發(fā)，控制揮發(fā)速度每天蒸發(fā)量為醇初始體積的5 10%， 7 15天后得溴化 束單晶。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于碳原子為l-4的醇為甲醇、乙醇、 丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇或叔丁醇。
4. 溴化汞單晶的生長方法，其特征在于溴化汞溶于碳原子數(shù)為l-4的醇中，采用降溫法生長得到溴化汞單品。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于溴化汞溶解于碳原子數(shù)為l-4的醇中， 醇的用量為配制溴化汞飽和溶液所需量的140 160%，過濾，將濾液在25-35'C間 自動揮發(fā)，控制揮發(fā)速度每天蒸發(fā)量為醇初始體積的15 20%， 3 5天后得作為 籽晶溴化汞小單晶；配制35 45'C的溴化汞的碳原子數(shù)為l-4醇的飽和溶液，然 后至于46 50'C的水浴中攪拌恒溫20 30分鐘；趁熱抽濾該溶液，然后將濾液轉(zhuǎn) 移至育晶設備，在47 48 。C之間恒溫兩天，然后降溫，同時測定平衡點；到達平 衡點之后，將溫度提高到平衡點溫度以上0.2 0.5 'C，隨后6 24個小時之內(nèi)降 至平衡點，然后0.05 。C/天的速度降溫20天，之后改為0.10 。C/天繼續(xù)降溫，60 80天后得到溴化汞單晶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在測定平衡點之前，加入醇溶液體積 的0.5~1%的乙酸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4、 5或6所述的方法，其特征在于碳原子為1-4的醇為乙醇、丙 醇或異丙醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了溴化汞單晶的生長方法，將溴化汞溶于碳原子數(shù)為1-4的醇中，采用溶劑揮發(fā)法或降溫法生長得到溴化汞單晶。本發(fā)明不僅具有方法簡單，操作方便的優(yōu)點，而且可以制得透明和規(guī)整的溴化汞單晶。
文檔編號G02B1/00GK101328608SQ200810048309
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者仲星彥, 濤 劉, 吳以成, 剛 張, 朱天翔, 秦金貴, 蔣世超, 陳創(chuàng)天 申請人:武漢大學