專利名稱：一種氟化鎂鋇單晶的生長方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種氟化鎂鋇單晶的生長方法，具體說，是涉及ー種采用坩堝下降法生長氟化鎂鋇單晶的方法，屬于單晶生長技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
BaMgF4 是ー種晶格常數(shù)為 a = 0. 58nm，b = 1. 451nm, c = 0. 413nm 的正棱形晶體。 它屬于正交晶系，空間群為Cmc21。因其良好的壓電性能和鐵電性能，上世紀六七十年代即受到中外學者的關(guān)注。BaMgF4晶體的短波透明波長可以達到150nm，其中BaMgF4在室溫下矯頑場大約為20kV/cm，自發(fā)極化強度大約為8μ C/cm2，預計它的有效非線性系數(shù)和石英晶體相當，為0. 3 0. 4pm/V0迄今為止，BaMgF4單晶的生長，國內(nèi)外均采用提拉法。該生長方法的基本特征是在提拉法單晶爐內(nèi)，通過高頻或電阻加熱，熔化在鉬坩堝內(nèi)的BaMgF4原料，通入CF4氣體再經(jīng)過下種、縮頸、旋轉(zhuǎn)提拉等操作，生長出一定方向和一定尺寸的BaMgF4單晶。用提拉法生長BaMgF4單晶吋，存在以下問題由于固液界面附近溫度梯度較大，加上晶體本身熱膨脹的各向異性，容易產(chǎn)生開裂；提拉法中坩堝開敞，氟化物容易揮發(fā)，因此必須通入有毒性的CF4氣體；該方法單機單產(chǎn)，效率較低，難以實現(xiàn)BaMgF4單晶的エ業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供ー種氟化鎂鋇單晶的生長方法，以實現(xiàn)BaMgF4單晶的エ業(yè)化生產(chǎn)。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下—種氟化鎂鋇單晶的生長方法，包括如下步驟a)將BaF2和MgF2的混合粉體或BaMgF4粉體進行氟化處理；b)將氟化處理后的粉體和籽晶放入鉬坩堝中，氣密坩堝；c)將鉬坩堝置入單晶爐中，采用坩堝下降法生長氟化鎂鋇單晶。所述粉體的純度均彡99. 9%。BaF2和MgF2的混合摩爾比優(yōu)選為1 1。所述的氟化處理是指使HF氣體通過高溫爐，對爐中的粉體進行高溫氟化，以消除粉體在高溫時可能出現(xiàn)的02_離子；并使尾氣通入水溶液和NaOH溶液中進行吸收處理，以避免產(chǎn)生環(huán)境污染。作為進ー步優(yōu)選方案，所述的高溫氟化是指在500 600°C氟化處理5 10小吋。所述的鉬坩堝的厚度優(yōu)選為0. 1 0. 3mm。作為進ー步優(yōu)選方案，所述坩堝經(jīng)氣焊氣密。所述的籽晶為任意取向的CaF2單晶，優(yōu)選<001>、<010>、<100>或<201>取向的 CaF2單晶。CN 102534774 A所述的籽晶為任意形狀的CaF2單晶，優(yōu)選圓柱形、長方柱形或多邊形的CaF2單晶。作為進ー步優(yōu)選方案，采用坩堝下降法生長氟化鎂鋇單晶時，爐溫控制在900 1500°C，生長界面溫梯維持在30 40°C /cm，下降速率彡3毫米/小吋。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法具有如下優(yōu)點溫場穩(wěn)定，生長過程中無需通入CF4氣體；生長的BaMgF4單晶完整性好，無宏觀及微觀缺陷；成品率高，晶體尺寸和外形容易控制；晶體不易開裂；另外，該方法エ藝設備簡単，操作方便，能耗明顯降低，有利于實現(xiàn)エ業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是實施例中所述的氟化處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、HF高壓罐；2、高溫爐；3、水吸收容器；4、NaOH溶液吸收容器；5、水吸收容
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具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明做進ー步詳細、完整地說明。實施例中所用的氟化處理裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括HF高壓罐1，高溫爐2， 水吸收容器3、NaOH溶液吸收容器4及水吸收容器5。所述的氟化處理是指使HF高壓罐1 中的HF氣體通入高溫爐2，對爐中的粉體進行高溫氟化，以消除粉體在高溫時可能出現(xiàn)的 02_離子；并使尾氣依次通入水吸收容器3、NaOH溶液吸收容器4及水吸收容器5中進行吸收處理，以避免產(chǎn)生環(huán)境污染。實施例1將高純原料(99. 9 % ) BaF2和MgF2按照摩爾比為1 1混合均勻，然后將混合粉體放入圖1所示裝置，在500 600°C氟化處理5小吋；將氟化處理后的粉體和<001>方向、圓柱形CaF2單晶置入壁厚為0. Imm的圓柱形鉬坩堝中，然后經(jīng)氣焊氣密坩堝；將鉬坩堝置入Bridgman單晶爐中，采用坩堝下降法技術(shù)生長氟化鎂鋇單晶爐溫控制在1000°c下熔化原料和晶種頂部，生長界面溫梯維持在30°C /cm，下降速率為1毫米/ 小吋，即可生長得到透明的圓柱形BaMgF4完整晶體。實施例2將高純原料(99. 9 % ) BaF2和MgF2按照摩爾比為1 1混合均勻，然后將混合粉體放入圖1所示裝置，在500 600°C氟化處理6小吋；將氟化處理后的粉體和<010>方向、長方柱形CaF2單晶置入壁厚為0. 2mm的長方柱形鉬坩堝中，然后經(jīng)氣焊氣密坩堝；將鉬坩堝置入Bridgman單晶爐中，采用坩堝下降法技術(shù)生長氟化鎂鋇單晶爐溫控制在1450°C下熔化原料和晶種頂部，生長界面溫梯維持在35°C /cm，下降速率為2毫米/ 小吋，即可生長得到透明的長方柱形BaMgF4完整晶體。實施例3將高純原料(99. 9 % ) BaF2和MgF2按照摩爾比為1 1混合均勻，然后將混合粉體放入圖1所示裝置，在500 600°C氟化處理10小時；
將氟化處理后的粉體和<100>方向、圓柱形CaF2單晶置入壁厚為0. 3mm的圓柱形鉬坩堝中，然后經(jīng)氣焊氣密坩堝；將鉬坩堝置入Bridgman單晶爐中，采用坩堝下降法技術(shù)生長氟化鎂鋇單晶爐溫控制在1350°C下熔化原料和晶種頂部，生長界面溫梯維持在40°C/cm，下降速率為3毫米/ 小吋，即可生長得到透明的圓柱形BaMgF4完整晶體。本發(fā)明的生長方法可視生長出晶體的形狀和尺寸不同，在Bridgman單晶爐內(nèi)安放多只鉬金坩堝，同時生長出不同形狀、不同尺寸的BaMgF4單晶。另外，上述實施例中進行氟化處理的混合粉體可直接以BaMgF4粉體進行替代處理。最后有必要在此指出的是以上內(nèi)容只用于對本發(fā)明作進ー步詳細說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述內(nèi)容作出的ー些非本質(zhì)的改進和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.ー種氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在干，包括如下步驟a)將BaF2和MgF2的混合粉體或BaMgF4粉體進行氟化處理；b)將氟化處理后的粉體和籽晶放入鉬坩堝中，氣密坩堝；c)將鉬坩堝置入單晶爐中，采用坩堝下降法生長氟化鎂鋇單晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在于所述粉體的純度均 ^ 99. 9%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在于=BaF2和MgF2的混合摩爾比為1 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在于所述的氟化處理是指使HF氣體通過高溫爐，對爐中的粉體進行高溫氟化，并使尾氣通入水溶液和NaOH溶液中進行吸收處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在于所述的高溫氟化是指在500 600°C氟化處理5 10小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在于所述的鉬坩堝的厚度為0. 1 0. 3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在于所述坩堝經(jīng)氣焊氣密。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在干所述的籽晶為 <001>、<010>、<100> 或 <201> 取向的 CaF2 單晶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在于所述的籽晶為圓柱形、長方柱形或多邊形的CaF2單晶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法，其特征在于采用坩堝下降法生長氟化鎂鋇單晶時，爐溫控制在900 1500°C，生長界面溫梯維持在30 40°C /cm,下降速率彡3毫米/小吋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氟化鎂鋇單晶的生長方法，所述生長方法包括如下步驟首先將BaF2和MgF2的混合粉體或BaMgF4粉體進行氟化處理；然后將氟化處理后的粉體和籽晶放入鉑坩堝中，氣密坩堝；再將鉑坩堝置入單晶爐中，采用坩堝下降法生長氟化鎂鋇單晶。本發(fā)明所述的氟化鎂鋇單晶的生長方法具有如下優(yōu)點溫場穩(wěn)定，生長過程中無需通入CF4氣體；生長的BaMgF4單晶完整性好，無宏觀及微觀缺陷；成品率高，晶體尺寸和外形容易控制；晶體不易開裂；另外，該方法工藝設備簡單，操作方便，能耗明顯降低，有利于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C30B29/12GK102534774SQ20111043447
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者姜林文, 徐軍, 李紅軍, 武安華, 王靜雅, 蘇良碧, 錢國興, 錢小波 申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所