CN110055586B - 一种大尺寸kta晶体的制备方法 - Google Patents

一种大尺寸kta晶体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110055586B
CN110055586B CN201910431941.3A CN201910431941A CN110055586B CN 110055586 B CN110055586 B CN 110055586B CN 201910431941 A CN201910431941 A CN 201910431941A CN 110055586 B CN110055586 B CN 110055586B
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal
growth
temperature
size
kta
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.)
Active
Application number
CN201910431941.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110055586A (zh
Inventor
李�杰
闵宇涛
董胜明
逄洪雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innowit Co ltd
Original Assignee
Innowit Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innowit Co ltd filed Critical Innowit Co ltd
Priority to CN201910431941.3A priority Critical patent/CN110055586B/zh
Publication of CN110055586A publication Critical patent/CN110055586A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110055586B publication Critical patent/CN110055586B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides
    • C30B29/22—Complex oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/08—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by cooling of the solution

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明属于非线性晶体材料制备领域，尤其涉及一种大尺寸KTA晶体的制备方法。包括以下有效步骤：调配生长溶液：将高纯度砷酸二氢钾与碳酸钾按质量比5:1.1的比列混合均匀后，在800℃加入处理好的铂金坩埚中，待反应完全后升温至1000℃加入同比例1.2的二氧化钛，1100℃烧料36h，然后恒温搅拌48h，得到均匀稳定的高浓度生长溶液；籽晶的选取：选取优质晶体切割Z方向籽晶，其中，用于进入溶液的部分加工成类晶锥形；将制备好的籽晶放入到生长溶液中并送到晶体生长炉中，待生长完成后，即可得到大尺寸KTA晶体。本发明从生长溶液以及生长环境控制两方面入手，克服了现有KTA晶体制备方法的对晶体生长尺寸的限制，制备出重量在500g左右的大尺寸KTA晶体，进而满足现有大器件激光器的使用需求。

Description

一种大尺寸KTA晶体的制备方法
技术领域
本发明属于非线性晶体材料制备领域，涉及KTA晶体，尤其涉及一种大尺寸KTA晶体的制备方法。
背景技术
KTA晶体全名KTiOAsO4晶体.中文名砷酸钛氧钾是非常优异的非线性晶体材料，用于光学参量振荡OPO应用。KTA晶体对于OPO设备来讲是非常可靠的，固体激光器的可调谐激光辐射能量转换效率可达在50％以上。此外，KTA晶体具有极高的损伤阈值，与KTP晶体相比较，KTA晶体具有更大的非线性光学和电光系数，并对3.0-4.0um波段有更少的吸收。但是，目前生长的KTA晶体尺子最大仅能达到200g，进而无法满足大器件激光器的使用需求，为此生长出尺寸500g左右的KTA晶体是急切需要的。
发明内容
本发明针对上述的现有的KTA晶体无法制备尺寸在500g左右的技术问题，提出一种设计合理、方法简单且能够生长出尺寸500g的KTA晶体的大尺寸KTA晶体的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种大尺寸KTA晶体的制备方法，包括以下有效步骤：
a、调配生长溶液：将高纯度砷酸二氢钾与碳酸钾按质量比5:1.1的比列混合均匀后，在800℃加入处理好的铂金坩埚中，待反应完全后升温至1000℃加入同比例1.2的二氧化钛，1100℃烧料36h，然后恒温搅拌48h，得到均匀稳定的高浓度生长溶液；
b、籽晶的选取：选取优质晶体切割Z方向籽晶，籽晶尺寸为5(y)*6(x)*6(z)mm的柱形，其中，用于进入溶液的部分加工成类晶锥形；
c、将制备好的籽晶放入到生长溶液中并送到晶体生长炉中，控制起始生长温度为880℃～950℃，生长周期内降温180℃，周期长100天，晶体转动速率30-40rpm，待生长完成后，即可得到大尺寸KTA晶体。
作为优选，所述c步骤中，晶体生长炉为上、中、下三段控温，其中，上段控温高于中段温度1～2℃，中段温度高于下段温度1～2℃，下段温度起始生长温度为880℃～950℃，生长周期内降温180℃。
作为优选，所述c步骤中，下段温度起始生长温度为920℃，生长周期内温度为740℃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明通过提供一种大尺寸KTA晶体的制备方法，从生长溶液以及生长环境控制两方面入手，克服了现有KTA晶体制备方法的对晶体生长尺寸的限制，制备出重量在500g左右的大尺寸KTA晶体，进而满足现有大器件激光器的使用需求。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供一种大尺寸KTA晶体的制备方法
首先对晶体生长炉的炉体进行改进，将原有的统一温度的炉体分上中下三段温区控温方式，其中，上段控温高于中段温度1～2℃，中段温度高于下段温度1～2℃，分别使用FP23仪表控制温度，最大限度的保证生长时需要的温度梯度，创造合适的生长环境。
晶体的生长主要在于两个方面，一个就是生长溶液，一个就是合适的生长温度，为此，在本实施例中，将高纯度砷酸二氢钾(AsK3O4)与碳酸钾(K2CO3)按质量比5:1.1的比列混合均匀后，在800℃加入处理好的铂金坩埚中，待反应完全后升温至1000℃加入按照质量比砷酸二氢钾：二氧化钛为5:1.2的二氧化钛(TiO2)，1100℃烧料36h，然后恒温搅拌48h，得到均匀稳定的高浓度生长溶液。
籽晶的选取：选取优质晶体切割Z方向籽晶，采取Z方向的籽晶的主要目的就是使籽晶的生产方向为Z方向，有利用籽晶的成长，在本实施例中，为了籽晶更好的生长，籽晶尺寸为5(y)*6(x)*6(z)mm的柱形，其中，用于进入溶液的部分加工成类晶锥形。
将制备好的籽晶放入到生长溶液中并送到晶体生长炉中，控制起始生长温度为880℃，此处的880℃为晶体生长炉下段的温度，在晶体的生长周期内降温180℃，即700℃，经过大量实验研究，晶体的生长温度在700℃以上效果更佳，周期长100天，晶体转动速率30-40rpm，待生长完成后，即可得到大尺寸KTA晶体。
经检测，晶体重量498g，晶体无色透明，无裂纹、150倍显微镜观察晶体内气泡尺寸小于0.1mm、双晶、生长丘平滑，没有生长层，光学均匀性4级，适用区域内没有白浊、针雾，产品合格率92％。
实施例2，本实施例提供一种大尺寸KTA晶体的制备方法
首先对晶体生长炉的炉体进行改进，将原有的统一温度的炉体分上中下三段温区控温方式，其中，上段控温高于中段温度1～2℃，中段温度高于下段温度1～2℃，分别使用FP23仪表控制温度，最大限度的保证生长时需要的温度梯度，创造合适的生长环境。
晶体的生长主要在于两个方面，一个就是生长溶液，一个就是合适的生长温度，为此，在本实施例中，将高纯度砷酸二氢钾与碳酸钾按质量比5:1.1的比列混合均匀后，在800℃加入处理好的铂金坩埚中，待反应完全后升温至1000℃加入按照质量比砷酸二氢钾：二氧化钛为5:1.2的二氧化钛，1100℃烧料36h，然后恒温搅拌48h，得到均匀稳定的高浓度生长溶液。
籽晶的选取：选取优质晶体切割Z方向籽晶，采取Z方向的籽晶的主要目的就是使籽晶的生产方向为Z方向，有利用籽晶的成长，在本实施例中，为了籽晶更好的生长，籽晶尺寸为5(y)*6(x)*6(z)mm的柱形，其中，用于进入溶液的部分加工成类晶锥形。
将制备好的籽晶放入到生长溶液中并送到晶体生长炉中，控制起始生长温度为950℃，此处的950℃为晶体生长炉下段的温度，在晶体的生长周期内降温180℃，即780℃，经过大量实验研究，晶体的生长温度在700℃～780℃之间效果更佳，周期长100天，晶体转动速率30-40rpm，待生长完成后，即可得到大尺寸KTA晶体。
经检测，晶体重量502g，晶体无色透明，无裂纹、150倍显微镜观察晶体内气泡尺寸小于0.1mm、双晶、生长丘平滑，没有生长层，光学均匀性4级，适用区域内没有白浊、针雾，产品合格率93％。
实施例3，本实施例提供一种大尺寸KTA晶体的制备方法
首先对晶体生长炉的炉体进行改进，将原有的统一温度的炉体分上中下三段温区控温方式，其中，上段控温高于中段温度1～2℃，中段温度高于下段温度1～2℃，分别使用FP23仪表控制温度，最大限度的保证生长时需要的温度梯度，创造合适的生长环境。
晶体的生长主要在于两个方面，一个就是生长溶液，一个就是合适的生长温度，为此，在本实施例中，将高纯度砷酸二氢钾与碳酸钾按质量比5:1.1的比列混合均匀后，在800℃加入处理好的铂金坩埚中，待反应完全后升温至1000℃加入按照质量比砷酸二氢钾：二氧化钛为5:1.2的二氧化钛，1100℃烧料36h，然后恒温搅拌48h，得到均匀稳定的高浓度生长溶液。
籽晶的选取：选取优质晶体切割Z方向籽晶，采取Z方向的籽晶的主要目的就是使籽晶的生产方向为Z方向，有利用籽晶的成长，在本实施例中，为了籽晶更好的生长，籽晶尺寸为5(y)*6(x)*6(z)mm的柱形，其中，用于进入溶液的部分加工成类晶锥形。
将制备好的籽晶放入到生长溶液中并送到晶体生长炉中，控制起始生长温度为920℃，此处的920℃为晶体生长炉下段的温度，在晶体的生长周期内降温180℃，即740℃，经过大量实验研究，晶体的生长温度在740℃以效果最佳，周期长100天，晶体转动速率30-40rpm，待生长完成后，即可得到大尺寸KTA晶体。
经检测，晶体重量510g，晶体无色透明，无裂纹、150倍显微镜观察晶体内气泡尺寸小于0.1mm、双晶、生长丘平滑，没有生长层，光学均匀性4级，适用区域内没有白浊、针雾，产品合格率95％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种大尺寸KTA晶体的制备方法，其特征在于，包括以下有效步骤：
a、调配生长溶液：将高纯度砷酸二氢钾与碳酸钾按质量比5:1.1的比列混合均匀后，在800℃加入处理好的铂金坩埚中，待反应完全后升温至1000℃加入同比例1.2的二氧化钛，1100℃烧料36h，然后恒温搅拌48h，得到均匀稳定的高浓度生长溶液；
b、籽晶的选取：选取优质晶体切割Z方向籽晶，籽晶尺寸为5(y)*6(x)*6(z)mm的柱形，其中，用于进入溶液的部分加工成类晶锥形；
c、将制备好的籽晶放入到生长溶液中并送到晶体生长炉中，控制起始生长温度为880℃～950℃，生长周期内降温180℃，周期长100天，晶体转动速率30-40rpm，待生长完成后，即可得到大尺寸KTA晶体，所述c步骤中，晶体生长炉为上、中、下三段控温，其中，上段控温高于中段温度1～2℃，中段温度高于下段温度1～2℃，下段温度起始生长温度为880℃～950℃，生长周期内降温180℃，所述c步骤中，下段温度起始生长温度为920℃，生长周期内温度为740℃。
CN201910431941.3A 2019-05-23 2019-05-23 一种大尺寸kta晶体的制备方法 Active CN110055586B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910431941.3A CN110055586B (zh) 2019-05-23 2019-05-23 一种大尺寸kta晶体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910431941.3A CN110055586B (zh) 2019-05-23 2019-05-23 一种大尺寸kta晶体的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110055586A CN110055586A (zh) 2019-07-26
CN110055586B true CN110055586B (zh) 2021-08-06

Family

ID=67324076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910431941.3A Active CN110055586B (zh) 2019-05-23 2019-05-23 一种大尺寸kta晶体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110055586B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0410581A1 (en) * 1989-07-28 1991-01-30 Sumitomo Metal Mining Company Limited Process for preparing single crystal of potassium titanium arsonate
CN103088401A (zh) * 2013-01-28 2013-05-08 青岛海泰光电技术有限公司 一种采用新型助熔剂熔盐法生长KTiOAsO4晶体的方法
CN103451731A (zh) * 2013-08-30 2013-12-18 山东华特知新材料有限公司 一种gtr-ktp晶体的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103088425B (zh) * 2013-01-28 2016-03-30 青岛海泰光电技术有限公司 一种采用助熔剂熔盐法生长RbTiOPO4晶体的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0410581A1 (en) * 1989-07-28 1991-01-30 Sumitomo Metal Mining Company Limited Process for preparing single crystal of potassium titanium arsonate
CN103088401A (zh) * 2013-01-28 2013-05-08 青岛海泰光电技术有限公司 一种采用新型助熔剂熔盐法生长KTiOAsO4晶体的方法
CN103451731A (zh) * 2013-08-30 2013-12-18 山东华特知新材料有限公司 一种gtr-ktp晶体的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KTiOAsO4晶体的生长和性质研究;魏景谦等;《人工晶体学报》;19940531;第23卷(第2期);参见提要部分、第96页倒数第5段、第96页倒数第2段、第96页倒数第1段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110055586A (zh) 2019-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105113005B (zh) BaHgSe2非线性光学晶体及制法和用途
CN110055586B (zh) 一种大尺寸kta晶体的制备方法
CN103014856B (zh) 掺铁钛蓝宝石晶片及其制备方法
CN105350082B (zh) 一种Na2In2GeSe6非线性光学晶体及制法和用途
CN111910253A (zh) 一种Er3+自激活激光晶体及其制备方法
CN105543971B (zh) 一种AgZnPS4非线性光学晶体及其制备方法和非线性光学器件
CN1123650C (zh) 掺钕硼酸钆钙晶体的坩埚下降法生长技术
CN109518279A (zh) SrHgGeSe4非线性光学晶体、其制备及应用
CN101775661B (zh) 一种蓝宝石掺杂剂的制备方法
CN1122732C (zh) 一种硼磷酸镁锌非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN105543970B (zh) Li7Cd4.5Ge4Se16非线性光学晶体及制法和用途
CN101319386A (zh) 一种具有抗灰迹性能ktp晶体的制备方法
CN1322174C (zh) 硼酸铋晶体的坩埚下降法生长工艺
CN106958041B (zh) 一种xTeO2·P2O5(x＝2,4)晶体的制备方法及制备装置
CN104746141A (zh) 一种拉曼晶体及其生长方法和用途
CN110055590A (zh) 硫锡锌锶化合物、硫锡锌锶非线性光学晶体及制备方法和应用
CN109518267A (zh) SrHgSnSe4非线性光学晶体、其制备及应用
CN109656079B (zh) 一种BaHgSnS4非线性光学晶体的用途
CN109056064A (zh) 一种Rb2Ba(PO3)5晶体生长的助熔剂及利用该助熔剂的晶体生长方法
CN107217302A (zh) 硒锑镓钡化合物、硒锑镓钡红外非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN110791812B (zh) 一种BaHgSnSe4非线性光学晶体及其制备方法和应用
CN110735184B (zh) 一种BaHgGeSe4非线性光学晶体及其制备方法和应用
KR100509346B1 (ko) 녹색 큐빅 지르코니아 단결정의 제조방법
CN117867635A (zh) 一种紫外双折射Ba3InB9O18制备方法、产品及应用
RU2262556C1 (ru) Способ выращивания крупных совершенных кристаллов трибората лития

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant