CN102191546A

CN102191546A - 一种氯化亚铜晶体的生长方法

Info

Publication number: CN102191546A
Application number: CN2010101395132A
Authority: CN
Inventors: 潘建国; 赵玲燕; 崔玉杰; 陈素珍; 陈红兵; 李星
Original assignee: Ningbo University
Current assignee: Ningbo University
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2011-09-21

Abstract

一种氯化亚铜晶体的生长方法，属于光电子功能材料技术领域中的人工晶体和晶体生长领域，尤其是涉及一种作为光电晶体材料。该方法使用含卤离子的离子液体为生长溶剂，采用降温的方法生长晶体。生长设备简单、工艺易控制。所生长出的晶体晶形完整、缺陷少、尺寸较大。生长的晶体在激光调Q、光电子技术等方面具有很重要的应用价值。

Description

一种氯化亚铜晶体的生长方法

技术领域：

本发明涉及光电子功能材料技术领域中的人工晶体和晶体生长领域，尤其是涉及一种作为光电晶体材料。

背景技术：

具有电光效应的晶体材料，在外电场作用下，晶体的折射率发生变化的现象称为电光效应。外电场作用于晶体材料所产生的电光效应分为两种，一种是泡克耳斯效应，产生这种效应的晶体通常是不具有对称中心的各向异性晶体；另一种是克尔效应，产生这种效应的晶体通常是具有任意对称性质的晶体或各向同性介质。已实用的电光晶体主要是一些高电光品质因子的晶体和晶体薄膜。在可见波段，常用电光晶体有磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、铌酸锂、钽酸锂等晶体。前两种晶体有高的光学质量和光损伤阈值，但其半波电压较高，而且要采用防潮解措施。后两种晶体有低的半波电压，物理化学性能稳定，但其光损伤阈值较低。在红外波段，实用的电光晶体主要是砷化镓和碲化镉等半导体晶体。电光晶体主要用于制作光调制器、扫描器、光开关等器件。激光、光电子技术应用的发展对电光晶体提出了更高的要求，探索新的、性能更加优异的电光晶体，对其电光性能进行深入研究成为一研究热点。

低温相的CuCl是人们发现较早的一种电光晶体。它是在温度低于408℃下的立方结构的p型半导体材料。它的空间群为F-43m属于立方晶系。目前，有关CuCl晶体的应用和开发研究，最大的困难是高质量、大尺寸的CuCl大单晶的获得。由于在温度高于408℃时CuCl晶体有相的转变，所以用熔融法生长的晶体质量较差。另一方面，CuCl在水中的溶解度非常小，也不能用简单的溶液法生长。这些使得CuCl的大单晶很难获得。相关文献报道的生长主要有：溶胶法、助溶剂法等。溶胶法是利用硅胶，降低溶液中离子的扩散速度，使Cu⁺、Cl^-在溶胶凝胶中扩散生长。这种方法由于无法控制晶体的成核，得到的晶体尺寸都较小。助溶剂法主要利用KCl等助溶剂，降低氯化亚铜的溶解温度，在低于408℃的温度下生长氯化亚铜晶体，这种方法生长的晶体质量也较差。这几种方法生长的晶体，由于尺寸小、质量差，文献中对晶体的质量和电光特性的研究也较少。

发明内容：

本发明的目的就在于公开一种新的生长光电晶体氯化化亚铜的方法。

CuCl不溶于水和一些常见的有机溶剂中，但能溶于一些含氮的有机离子溶液中。离子液体又称室温离子液体或室温熔融盐，也称非水离子液体、液态有机盐等，是指在室温或室温附近温度下呈液态，并由阴阳离子组成的物质。具有很多独特的物理化学性质：(1)蒸汽压低、不挥发、易于存放、消除了挥发性有机溶剂的污染问题。(2)液体状态温度范围宽，且稳定性大多比较高。(3)能够溶解许多有机、无机和金属有机化合物。(4)通过选择合适的阴离子或阳离子，可以改变离子液体的极性、亲水性/亲酯性、粘度、密度、酸性等性质。实验发现CuCl能溶于咪唑型、吡啶型、吡咯烷型、季铵型、季膦型等阴离子为卤素的离子液体中。因此，我们利用这类离子液体为溶剂，采用高温溶剂降温法生长氯化亚铜晶体

生长时采用分析纯的卤素离子液体为生长溶剂，分析纯的氯化亚铜粉末为生长原料。降温法生长设备采用玻璃加工。具体的生长步骤如下：

1、配置氯化亚铜在卤素离子液体中的饱和溶液。将氯化亚铜溶于卤素离子液体中，加热至150度以上，利用搅拌器搅拌，直到溶液中氯化亚铜不能溶解，得到饱和溶液。

2、生长籽晶的制备。利用降温的方法获得小的籽晶，选择晶形较好的晶粒为籽晶，把籽晶粘在玻璃制的晶架上。

3、晶体的生长。配置的饱和溶液注入生长装置中，升高温度，对溶液进行一定程序的过热处理。将制备好的籽晶放入生长器的上方，恒温5-30分钟，放入晶种进入生长溶液中，进行“正-停-反”的转动。控制降温速度，10-30天后得到大尺寸的氯化亚铜晶体。

本发明的优点在于，氯化亚铜在卤素离子液体中有相对较好的溶解性和结晶性。这样，生长出的晶体的晶形完整。通过控制降温的速度，能得到尺寸较大的晶体。生长出的晶体纯度高，质量好。晶体为无色，透明度高。

将生长出的氯化亚铜晶体，进行X射线粉末衍射测试，证明晶体为相的氯化亚铜晶体。可作为电光晶体应用。

附图说明：

图1是溶液降温方法生长氯化亚铜晶体的装置图。

图中1.热电偶 2.保温层 3.加热器 4.籽晶杆 5.晶体 6.溶液

图2氯化亚铜晶体的粉末衍射图谱。

具体实施方式：

实现本发明的具体实施方式优选方案1：

1、饱和溶液的制备：取分析纯的氯化1-丁基-3-甲基咪唑200ml于玻璃容器中，加入一定量氯化亚铜粉末。加热、搅拌使之溶解，得到150度的氯化亚铜的饱和溶液。

2、生长籽晶的制备：利用降温的方法获得小的籽晶，选择晶形较好的晶粒为籽晶，把籽晶粘在玻璃制的晶架上。

3、晶体的生长：配置的饱和溶液注入生长装置中，升高温度至160度，对溶液进行一定程序的过热处理，恒温5-30小时。将制备好的籽晶放入生长器的上方，恒温10分钟，放入晶种进入生长溶液中，进行“正-停-反”的转动。降温速度2度/天，10天后得到尺寸5×5×5mm的氯化亚铜晶体。

所生长出来的氯化亚铜晶体形貌为规则四面体，无色，透明。

实现本发明的具体实施方式优选方案2：

1、饱和溶液的制备：取分析纯的氯化N-乙基吡啶200ml于玻璃容器中，加入一定量氯化亚铜粉末。加热、搅拌使之溶解，得到150度的氯化亚铜的饱和溶液。

3、晶体的生长：配置的饱和溶液注入生长装置中，升高温度至160度，对溶液进行一定程序的过热处理，恒温5-30小时。将制备好的籽晶放入生长器的上方，恒温10分钟，放入晶种进入生长溶液中，进行“正-停-反”的转动。降温速度2度/天，10天后得到尺寸7×7×5mm的氯化亚铜晶体。

Claims

1.一种氯化亚铜电光晶体，其特征在于：该晶体的分子式为CuCl，属于立方晶系。分子量为：99

2.如权利要求1所述的氯化亚铜电光晶体，该晶体采用降温法生长，生长的溶剂为含卤离子的离子液体。

3.如权利要求2所述的含卤离子的离子液体，其特征在于：阳离子为咪唑、吡啶、吡咯、季铵、季膦等类离子，阴离子为氟、氯、溴、碘等离子。熔点在0-200度之间。

4.如权利要求1所述的氯化亚铜电光晶体，其特征在于：利用含卤离子的离子液体配制饱和的氯化亚铜生长溶液。生长的温度在30-200度之间。降温速度为0.1-5度/天。

5.如权利要求1所述的氯化亚铜电光晶体的用途，其特征在于：该晶体用于激光调Q、光电子技术等方面。