CN101328608B - 溴化汞单晶的生长方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了溴化汞单晶的生长方法，将溴化汞溶于碳原子数为1-4的醇中，采用溶剂挥发法或降温法生长得到溴化汞单晶。本发明不仅具有方法简单，操作方便的优点，而且可以制得透明和规整的溴化汞单晶。

Description

溴化汞单晶的生长方法

技术领域

本专利涉及一种无机非线性光学晶体材料溴化汞的晶体生长。属于材料科学领域。

背景技术

红外二阶非线性光学晶体在通讯、遥感、大气探测、测距、激光武器方面有着重要的用途，现在商品化的这一类材料激光损伤阈值普遍较低，不适合于应用在大功率激光输出的场合，限制了它们在这些领域的应用。申请人发现，溴化汞晶体恰好是能够满足这类需求的材料。

溶液法生长单晶具有生产设备简单和适合于生长大尺寸单晶的优点，某些巨大尺寸的人工晶体比如大尺寸KDP单晶，就是采用溶液法生长的。溴化汞晶体曾经用气相法和熔融法分别得到过，相对于溶液法生长单晶，气相法和熔融法生长单晶设备复杂。然而溶液法生长溴化汞晶体却尚未见诸报道。

发明内容

本发明所要解决的问题是，提供在溶液中生长溴化汞单晶的方法，该方法具有设备简单，操作方便的优点。

本发明提供的技术方案之一是：溴化汞单晶的生长方法，溴化汞溶于碳原子数为1-4的醇中，采用溶剂挥发法生长得到溴化汞单晶。

按照本发明，溴化汞溶解于碳原子数为1-4的醇中，醇的用量为配制溴化汞饱和溶液所需量的140～160％，过滤，将滤液在25-35℃间自动挥发，控制挥发速度每天蒸发量约为醇初始体积的5～10％，7～15天后得溴化汞单晶；上述碳原子为1-4的醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇。

本发明提供的另一技术方案是：溴化汞溶于碳原子数为1-4的醇中，采用降温法生长得到溴化汞单晶。本方案分成两部实施，第一步是籽晶培养，第二步是在育晶设备中降温培养晶体。

溴化汞溶解于碳原子数为1-4的醇中，醇的用量为配制溴化汞饱和溶液所需量的140～160％，过滤，将滤液在25-35℃间自动挥发，控制挥发速度每天蒸发量约为醇初始体积的15～20％，3～5天后得许多溴化汞小单晶，选择其中具有规整几何外形同时透明性好的晶体作为籽晶，用于后来的降温法培养单晶的步骤。配制35～45℃的溴化汞碳原子数为1-4醇的饱和溶液，并向其中加入体积比0.5～1％的乙酸，然后至于46～50℃的水浴中搅拌恒温20～30分钟；趁热抽滤该溶液，然后将滤液转移至育晶设备，在47～48℃之间的恒温两天，然后逐渐降温，同时准确测定平衡点。到达平衡点之后，将温度提高到平衡点温度以上0.2～0.5℃，随后6～24个小时之内慢慢降至平衡点，然后0.05℃/天的速度缓慢降温20天，之后改为0.10℃/天继续缓慢降温，60～80天后得到溴化汞单晶。在上述配制35～45℃的溴化汞饱和的碳原子数为1-4的醇溶液后，加入碳原子数为1-4的醇体积的0.5～1％的乙酸，然后至于46～50℃的水浴中搅拌。

上述碳原子为1-4的醇为乙醇、丙醇或异丙醇。

由于溴化汞是具有一定离子性的共价化合物，所以它在各个溶剂中的溶解特性不同于一般的共价化合物或者离子化合物。申请人在实际探索中意外发现，碳原子数在1～4之间的低级醇类溶剂是比较合适的生长溶剂。

在用降温法培养晶体之前需要培养籽晶，用来作为降温法中的晶种，我们研究发现，碳原子数在1～4之间的低级醇类溶剂都可以用来培养溴化汞籽晶。

另一方面，在醇溶液中用降温法培养溴化汞晶体过程中发现，在较高的温度下溶液容易发黄，这些都会导致获得的晶体光学质量下降。我们经过研究发现，向溶液中加入适当的乙酸可以克服溶液发黄的问题。

本发明不仅具有方法简单，操作方便的优点，而且可以制得规整和透明的溴化汞单晶。

附图说明

图1为本发明挥发法生长出来的晶体照片；

图2为本发明降温法培养的晶体照片。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明：

实施例1：溶液挥发法生长溴化汞晶体

5克溴化汞溶解于30ml普通市售无水乙醇中，过滤以除去其中可能存在的不溶物或者未溶微晶，将滤液转移至一容量为50ml的锥形瓶中。将整个瓶放在一个无振动的平台上，25-35℃间自动挥发，采用合适的透气的材料封住瓶口，控制挥发速度每天蒸发量约1～4ml，5～20天后出现上下表面为近菱形的平行六面体形晶体，所得晶体如图1所示，从图中可以看出用本发明挥发法可以得到规整和透明的溴化汞的单晶。

实施例2：溴化汞籽晶培养

籽晶培养的方法与例1中生长晶体的方法类似，不同之处在于，挥发速度为每天4～5ml。这样得到的晶体数量比前者要多，体积小一些。更加适合于作为降温法单晶生长的籽晶。

实施例3：乙醇溶液中降温法生长溴化汞晶体。

配制45℃的溴化汞饱和乙醇溶液，并向其中加入体积比0.5～1％的乙酸，然后至于50℃的水浴中搅拌恒温20～30分钟。迅速趁热抽滤该溶液，同时注意真空度，以免抽滤时溶液暴沸，然后将滤液快速转移至育晶设备，在47～48℃之间的恒温两天左右，以进一步除去溶液中的微晶。然后逐渐降低温度，并使用小块溴化汞晶体来观测溶液平衡点，如果已经测得准确平衡点，则下入事先预备好的作为晶核的籽晶，并做好液面记号，以后随时补充挥发的乙醇，开始生长。

首先将温度提高到平衡点以上0.2～0.5℃，然后6～24个小时之内慢慢降至平衡点，然后0.05℃/天的速度缓慢降温约20天，之后改为0.10℃/天继续缓慢降温，之后酌情加快降温速度。但是不能超过0.15℃/天。约60～80天后得到目标晶体。

实施例4：异丙醇溶液中降温法生长溴化汞晶体。

在异丙醇中降温法培养溴化汞晶体的的方法与在实施例3在乙醇中的方法基本一致。不同之处在于两者的溶液浓度不同，溴化汞在异丙醇中的溶解度小于在乙醇中的溶解度。在40℃时，溶解度约为20克。

我们首先配制40℃左右的接近饱和的溶液，然后升高温度5～10℃，趁热抽滤。将滤液转入育晶设备。在45℃恒温两天左右，以除去溶液中的微晶。然后逐渐降低温度，并用小块质量不高的晶体下入溶液以观测溶液是否达到平衡点，如果已经测得准确平衡点，则下入事先预备好的作为晶种的籽晶，并做好液面记号，以后随时补充挥发的异丙醇，准备开始生长。

以下和乙醇溶液生长步骤一致。首先将温度提高到平衡点以上0.2～0.5℃，然后6～24个小时之内慢慢降至平衡点，然后0.05℃/天的速度缓慢降温约20天，之后改为0.10℃/天继续缓慢降温，之后酌情加快降温速度。但是不能超过0.15℃/天。约60～80天后得到目标晶体，所得晶体如图2所示，从图中可以看出用本发明降温法可以得到规整和透明的溴化汞的单晶。

Claims (4)

1.溴化汞单晶的生长方法，其特征在于：溴化汞溶于碳原子数为1-4的醇中，醇的用量为配制溴化汞饱和溶液所需量的140～160％，过滤，将滤液在25-35℃间自动挥发，控制挥发速度每天蒸发量为醇初始体积的5～10％，7～15天后得溴化汞单晶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：碳原子为1-4的醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇。

3.溴化汞单晶的生长方法，其特征在于：溴化汞溶于碳原子数为1-4的醇中，醇的用量为配制溴化汞饱和溶液所需量的140～160％，过滤，将滤液在25-35℃间自动挥发，控制挥发速度每天蒸发量为醇初始体积的15～20％，3～5天后得作为籽晶溴化汞小单晶；配制35～45℃的溴化汞的碳原子数为1-4醇的饱和溶液，并向其中加入醇溶液体积的0.5～1％的乙酸；然后至于46～50℃的水浴中搅拌恒温20～30分钟；趁热抽滤该溶液，然后将滤液转移至育晶设备，在47～48℃之间恒温两天，然后降温，同时测定平衡点；到达平衡点之后，将温度提高到平衡点温度以上0.2～0.5℃，随后6～24个小时之内降至平衡点，然后0.05℃/天的速度降温20天，之后改为0.10℃/天继续降温，60～80天后得到溴化汞单晶。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：碳原子为1-4的醇为乙醇、丙醇或异丙醇。

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