CN102383186A - 提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法 - Google Patents
提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102383186A CN102383186A CN2011103574377A CN201110357437A CN102383186A CN 102383186 A CN102383186 A CN 102383186A CN 2011103574377 A CN2011103574377 A CN 2011103574377A CN 201110357437 A CN201110357437 A CN 201110357437A CN 102383186 A CN102383186 A CN 102383186A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- monocrystalline
- grows
- monocrystal
- growing
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法,它涉及Ca12Al14O33单晶的生长方法。本发明要解决现有生长Ca12Al14O33单晶存在对铱坩锅的腐蚀比较严重,透光性大幅度的下降,晶格的畸变和开裂,尺寸限制大等技术问题。方法:一、分别称取CaO和Al2O3;二、然后混合研磨均匀,压片,放入刚玉坩埚中,恒温,降温至室温;三、重复步骤二操作2~3次;四、采用提拉法生长晶体,即得到Ca12Al14O33单晶。在光学方面由于C12A7材料的独特结构,C12A7掺杂材料在蓝光发射和白光的调谐方面可以用于半导体激光器材料。
Description
技术领域
本发明涉及Ca12Al14O33单晶的生长方法。
背景技术
七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3,Ca12Al14O33,C12A7)是一种宽带隙半导体氧化物材料,近年来因其自身独特的笼状微结构和广泛的功能性,而引起国内外学者的密切关注。C12A7热稳定性好(熔点1415℃),禁带宽度为5.9eV。C12A7晶体每个单胞中含有12个笼子,每个笼子内部的直径为0.4nm,单胞的化学式可表示为[Ca24Al28O64]4++2O2-,每个笼子平均带电量为1/3(+4电荷/12笼子),具有强的捕获电子能力,从而显示出不同的功能性。C12A7整体呈现电中性,束缚在笼子中游离的O2-离子与骨架上的Ca2+离子配位,O2-离子和Ca2+之间的空间比它们离子半径的总和(0.24nm)大1.5倍;多余的O2-离子被疏松地束缚在笼子里,笼子上有直径为0.1nm微孔窗口,可控制离子基团的流入与流出,并且这些O2-离子可以部分或者全部被其它离子所取代形成C12A7:Mn-(Mn-为n价阴离子),从而使其具有诸多特殊性能。由C12A7的出现及其独特的骨架结构,为制作无机电子化合物提供了良好的条件,是一种集光电和透明性等优良性能于一体的材料,研究表明,C12A7经过一定处理后,用其制成透明电路板、高密度可擦除光存储材料、光、化学传感器、阴离子存储、发射材料和冷阴极电子发射体、制冷装置、微电子器件和化学反应催化剂,在计算机显示器、手表、手机、玻璃和眼镜等领域也有很大应用潜力。
发明内容
本发明要解决现有生长Ca12Al14O33单晶存在在C12A7单晶的生长过程中铱坩锅的腐蚀比较严重,并且在生长过程中,有大量的铱离子进入到C12A7单晶体的晶格结构中,导致C12A7单晶的透光性大幅度的下降,晶格的畸变和开裂,对C12A7单晶的的尺寸有着大的限制等的技术问题,而提供了提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法。
本发明通过加入过量的氧化钙,在非化学计量比的熔体中利用提拉法进行C12A7单晶的生长,减少提拉法生长Ca12Al14O33单晶体中的铱元素的缺陷,减少C12A7单晶的开裂,降低铱金坩锅的腐蚀,增大生长出的C12A7单晶的透光率、从而增大晶体的生长尺寸和改善晶体的质量,以达到工业化生长的目的。
本发明中提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法是按下述步骤进行的:一、分别称取CaO和Al2O3后混合,其中CaO与Al2O3的摩尔比为12.1∶7,CaO得到质量纯度大于99.99%,Al2O3的质量纯度大于99.99%;
二、然后研磨均匀,再放入压片机压成圆片,将圆片放入刚玉坩埚中,在马弗炉中升温至1250~1300℃,恒温10~15小时(恒温下进行固相反应),降温至室温,
三、重复步骤二操作2~3次;
四、然后置于铱金坩埚中,再在放入提拉炉中,然后将提拉炉抽为真空,再充入氧气和氮气的混合气体,氧气占混合气体体积的4%~5%然后在1329℃生长温度条件下,以0.3~2.0毫米/小时的提升速度及5~8转/分钟的晶转采用提拉法生长晶体生长24小时,即得到Ca12Al14O33单晶。
本发明使用非化学计量比的Ca12Al14O33熔体作为生长原料,原料中的钙离子的过剩抑制了生长出的Ca12Al14O33单晶体中的铱元素的进入,增加了晶体的透光性,并且减少了铱坩埚的损耗。采用非化学计量比的Ca12Al14O33熔体生长Ca12Al14O33晶体减少了晶体中的晶格畸变,缩短了晶体的退火周期,提高了Ca12Al14O33晶体的尺寸大小、和晶体质量,使得生长周期缩短了约30%。具体的化学反应;12CaO+7Al2O3一Ca12Al14O33。本发明非量比熔体生长出的Ca12Al14O33:晶体,进行了外形尺寸和光学质量等的测定,结果表明:提拉法生长出Ca12Al14O33单晶体中铱金含量降低,晶体中的缺陷和裂痕减少,生长过程中50个小时左右的退火时间可以减少为30个小时。
附图说明
图1是试验方法生长出单晶的示意图;图2是试验方法获得C12A7单晶的X射线衍射图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式中非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法是按下述步骤进行的:
一、分别称取CaO和Al2O3后混合,其中CaO与Al2O3的摩尔比为12.1∶7,CaO得到质量纯度大于99.99%,Al2O3的质量纯度大于99.99%;
二、然后研磨均匀,再放入压片机压成圆片,将圆片放入刚玉坩埚中,在马弗炉中升温至1250~1300℃,恒温10~15小时(恒温下进行固相反应),降温至室温;
三、重复步骤二操作2~3次;
四、然后置于铱金坩埚中,再在放入提拉炉中,然后将提拉炉抽为真空,再充入氧气和氮气的混合气体,氧气占混合气体体积的4%~5%然后在1329℃生长温度条件下,以0.3~2.0毫米/小时的提升速度及5~8转/分钟的晶转采用提拉法生长晶体生长24小时,即得到Ca12Al14O33单晶。
本实施方式制得的Ca12Al14O33单晶是一种笼状结构的无机化合物,它的结构为[Ca24Al28O64]4++2O2-,其中两个氧离子自由分布在笼中,并且这种自由氧离子可以被其他的离子例如F-Cl-e-O-O2-等离子所代替形成离子和电子化合物,并且这样的结构在室温和空气环境中能保持稳定,所以C12A7可以通过还原的方法形成无机电子化合物,进而制备成半导体导体或者是超导体。C12A7具有强的氧化性,可以将铂等稳定的金属进行氧化,并且可以作为硅半导体氧化的材料。在光学方面由于C12A7材料的独特结构,C12A7掺杂材料在蓝光发射和白光的调谐方面可以用于半导体激光器材料。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:步骤四中提升速度为0.5毫米/小时。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:步骤四所述晶转为6转/分钟。其它步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述晶转为7转/分钟。其它步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
采用下述试验验证本发明效果:
试验:非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法是按下述步骤进行的:
一、分别称取CaO和Al2O3后混合,其中CaO与Al2O3的摩尔比为12.1∶7,CaO得到质量纯度大于99.99%,Al2O3的质量纯度大于99.99%;
二、然后研磨均匀,再放入压片机压成圆片,将圆片放入刚玉坩埚中,在马弗炉中升温至1300℃,恒温10小时(恒温下进行固相反应),降温至室温;
三、重复步骤二操作2次;
四、然后置于铱金坩埚中,再在放入提拉炉中,然后将提拉炉抽为真空,再充入氧气和氮气的混合气体,氧气占混合气体体积的5%然后在1329℃生长温度条件下,以0.5毫米/小时的提升速度及5转/分钟的晶转采用提拉法生长晶体生长24个小时,即得到Ca12Al14O33单晶。
对本试验方法得到的Ca12Al14O33单晶(即C12A7单晶)进行检测,结果如图1和2。
图1为在利用提拉法在非化学计量比的熔体中生长出的C12A7单晶,单晶中的色心数量较普通提拉法生长出的C12A7单晶中的少,颜色为浅黄色,单晶的均匀性,透光性较化学计量比的C12A7单晶要高。
图2是对C12A7单晶粉碎,进行X射线衍射图,证明单晶组成为C12A7。
Claims (4)
1.提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法,其特征在于提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法是按下述步骤进行的:
一、分别称取CaO和Al2O3后混合,其中CaO与Al2O3的摩尔比为12.1∶7,CaO得到质量纯度大于99.99%,Al2O3的质量纯度大于99.99%;
二、然后研磨均匀,再放入压片机压成圆片,将圆片放入刚玉坩埚中,在马弗炉中升温至1250~1300℃,恒温10~15小时,降温至室温;
三、重复步骤二操作2~3次;
四、然后置于铱金坩埚中,再在放入提拉炉中,然后将提拉炉抽为真空,再充入氧气和氮气的混合气体,氧气占混合气体体积的4%~5%然后在1329℃生长温度条件下,以0.3~2.0毫米/小时的提升速度及5~8转/分钟的晶转采用提拉法生长晶体生长24小时,即得到Ca12Al14O33单晶。
2.根据权利要求1所述的提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法,其特征在于步骤四中提升速度为0.5毫米/小时。
3.根据权利要求1或2所述的提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法,其特征在于所述晶转为6转/分钟。
4.根据权利要求1或2所述的提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法,其特征在于所述晶转为7转/分钟。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2011103574377A CN102383186B (zh) | 2011-11-11 | 2011-11-11 | 提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2011103574377A CN102383186B (zh) | 2011-11-11 | 2011-11-11 | 提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102383186A true CN102383186A (zh) | 2012-03-21 |
CN102383186B CN102383186B (zh) | 2013-12-11 |
Family
ID=45822999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2011103574377A Expired - Fee Related CN102383186B (zh) | 2011-11-11 | 2011-11-11 | 提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102383186B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104364199A (zh) * | 2012-03-28 | 2015-02-18 | 日立造船株式会社 | 钙铝石的制备方法 |
CN105951171A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-21 | 北京工业大学 | 一种电子化合物C12A7:e-单晶体的制备方法 |
CN109208079A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-15 | 武汉大学 | 一种钙铝石型半导体材料的制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102174323A (zh) * | 2011-03-17 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 镱铥双掺七铝酸十二钙多晶及其制备方法 |
-
2011
- 2011-11-11 CN CN2011103574377A patent/CN102383186B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102174323A (zh) * | 2011-03-17 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 镱铥双掺七铝酸十二钙多晶及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KAZUHISA KURASHIGE ET AL.: "Growth of 12CaO·7Al2O3 single crystal with tetragonal symmetry by Czochralski method", 《THIN SOLID FILMS》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104364199A (zh) * | 2012-03-28 | 2015-02-18 | 日立造船株式会社 | 钙铝石的制备方法 |
CN104364199B (zh) * | 2012-03-28 | 2016-08-24 | 日立造船株式会社 | 钙铝石的制备方法 |
CN105951171A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-21 | 北京工业大学 | 一种电子化合物C12A7:e-单晶体的制备方法 |
CN109208079A (zh) * | 2018-08-22 | 2019-01-15 | 武汉大学 | 一种钙铝石型半导体材料的制备方法 |
CN109208079B (zh) * | 2018-08-22 | 2020-09-22 | 武汉大学 | 一种钙铝石型半导体材料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102383186B (zh) | 2013-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103803804A (zh) | 一种纳米玻璃陶瓷上转换发光材料及其制备方法 | |
CN102765883B (zh) | 一种钇铝石榴石微晶玻璃的制备方法 | |
CN102674690A (zh) | 3μm掺稀土离子的铋锗酸盐激光玻璃及其制备方法 | |
CN103046137A (zh) | 一种高强力学性能蓝宝石晶体及其制备方法 | |
CN102383186B (zh) | 提拉法在非化学计量比熔体中生长Ca12Al14O33单晶的方法 | |
CN101225545A (zh) | 一种近化学计量比钽酸锂晶体的制备方法 | |
CN107245759A (zh) | 一种铈离子掺杂多组分石榴石结构闪烁晶体的生长方法 | |
CN104609849B (zh) | Si/Ti掺杂的铽铝石榴石法拉第磁旋光透明陶瓷及其制备方法 | |
CN102659319A (zh) | 氟氧化物玻璃陶瓷及其制备方法 | |
CN102766905B (zh) | 一类铒离子激活1.55微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法 | |
CN110067024A (zh) | 光电功能晶体m3re(po4)3及其制备方法 | |
CN102766906B (zh) | 一类铒离子激活3微米波段镓酸盐激光晶体及其制备方法 | |
CN103014856A (zh) | 掺铁钛蓝宝石晶片及其制备方法 | |
CN102515550B (zh) | 近红外量子剪裁下转换发光透明玻璃陶瓷及其制备方法 | |
CN1995487A (zh) | 一种掺杂锗的定向凝固铸造多晶硅 | |
CN101935879B (zh) | 镱铋双掺杂钨酸铅晶体及其制备方法 | |
CN109180011B (zh) | 一种PbTe/CdTe双量子点共掺硼硅酸盐玻璃及其制备工艺 | |
CN109868502B (zh) | 一种稀土掺杂铌酸盐单晶上转换发光材料及其制备方法 | |
CN109439320B (zh) | 一种花状铥镱双掺杂七铝酸十二钙及其制备方法 | |
CN108265330B (zh) | 一种铋钾双掺铝酸钇新型近红外激光晶体及其制备方法 | |
CN102649905B (zh) | 上转换氮氧化物材料及其制备方法 | |
CN106835280B (zh) | 一种稀土离子Ln3+掺杂铝酸钆锶激光晶体 | |
CN112695375A (zh) | 一种氧化锆晶体的制备方法 | |
CN112745028A (zh) | 一种荧光玻璃陶瓷 | |
CN107573071B (zh) | 一种单分散球形Y2O3和Al2O3粉制备(Y1-xYbx)AG透明陶瓷的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131211 Termination date: 20141111 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |