CN110408995A - 化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途 - Google Patents

化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN110408995A
CN110408995A CN201910794040.0A CN201910794040A CN110408995A CN 110408995 A CN110408995 A CN 110408995A CN 201910794040 A CN201910794040 A CN 201910794040A CN 110408995 A CN110408995 A CN 110408995A
Authority
CN
China
Prior art keywords
strontium
lead
compound
pbo
lead silicate
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
Application number
CN201910794040.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110408995B (zh
Inventor
吴红萍
姜姝彤
俞洪伟
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.)
Tianjin University of Technology
Original Assignee
Tianjin University of Technology
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 Tianjin University of Technology filed Critical Tianjin University of Technology
Priority to CN201910794040.0A priority Critical patent/CN110408995B/zh
Publication of CN110408995A publication Critical patent/CN110408995A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110408995B publication Critical patent/CN110408995B/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
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • 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
    • C30B29/34—Silicates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/163—Solid materials characterised by a crystal matrix
    • H01S3/1655—Solid materials characterised by a crystal matrix silicate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途，化合物硅酸铅锶非线性光学晶体化学式均为PbSrSiO4，晶体属正交晶系，空间群P212121，晶胞参数为 分子量338.9，其粉末倍频效应约为2倍KDP(KH2PO4)。化合物硅酸铅锶采用固相反应法合成，硅酸铅锶非线性光学晶体采用高温固相法，该硅酸铅锶非线性光学晶体机械硬度大，易于切割、抛光加工和保存，在制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器等非线性光学器件中得到广泛应用。

Description

化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和 用途
技术领域
本发明涉及化学式为PbSrSiO4的化合物硅酸铅锶非线性光学晶体，晶体的制备方法和利用该晶体制作的非线性光学器件。
背景技术
紫外(UV)或深紫外(DUV)非线性光学(NLO)材料在激光频率转换、光刻、半导体光刻等方面起着重要的作用。由于它们在过去几十年中能够产生相干的UV或DUV光，因此获得了一些UV和DUV的NLO晶体，包β-BaB2O4(BBO),LiB3O5(LBO),CsB3O5(CBO),CsLiB6O10(CLBO),KBe2BO3F2(KBBF),K3B6O10Cl(KBOC),Ba4B11O20F(BOBF)，到目前为止只有KBBF能够做到这一点通过直接二次谐波产生DUV相干光。然而，由于其层次性生长习性，生长大KBBF单晶困难，这限制了其进一步的商业应用。虽然这些材料的晶体生长技术已日趋成熟，但仍存在着明显的不足之处：如晶体易潮解、生长周期长、层状生长习性严重及价格昂贵等。因此，寻找新的非线性光学晶体材料仍然是一个非常重要而艰巨的工作。为弥补以上非线性光学晶体的不足，各国科学家仍旧在极力关注着各类新型非线性光学晶体的探索和研究，不仅注重晶体的光学性能和机械性能，而且越来越重视晶体的制备特性。
硅酸盐的巨大工业和学术兴趣是由于它们的物理和化学性质，如离子电导率、激光、催化剂、吸附剂和离子交换器等这样丰富的性质是基于的硅酸盐的化学和结构多样性。事实上,硅酸盐的复杂性仅次于碳化学。因此，硅酸盐的研究得到了广泛的关注。近年来新功能材料不断涌现。而碱土金属阳离子(Sr2+)引入到硅酸盐中，没有d-d的电子跃迁，是紫外区域透射的理想选择。此外我们有兴趣将铅引入硅酸盐框架。Pb2+的电子构型含有6s2电子对，在Pb2+化合物中既可以是立体化学活性的，也可以是非活性的。Pb2+阳离子的大离子半径以及孤对电子的配位数在2到10之间变化很大。因此，含铅硅酸盐的合成将是设计大倍频效应紫外非线性光学材料的有效手段。
发明内容
本发明目的在于提供化合物硅酸铅锶非线性光学晶体，化学式为PbSrSiO4；
本发明另一目的在于提供采用固相反应法合成化合物硅酸铅锶及高温熔液法或者提拉法生长硅酸铅锶非线性光学晶体的制备方法；
本发明再一个目的是提供硅酸铅锶非线性光学器件的用途，用于制备倍频发生器、上或下频率转换器或光参量振荡器。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的化合物硅酸铅锶，其化学式为PbSrSiO4；制备过程包括：将含铅化合物、含锶化合物、含硅化合物原料混合均匀，研磨后放入马弗炉中，预烧排除原料中的水分和气体，冷却至室温，取出研磨之后放入马弗炉中煅烧，制得化合物硅酸铅锶；
所述含铅化合物包括有氧化铅、氢氧化铅及铅盐中的至少一种；铅盐包括氯化铅、溴化铅、氟化铅、硫化铅、碳酸铅、醋酸铅、硫酸铅中的至少一种；
所述含锶化合物包括氧化锶、氢氧化锶及锶盐中的至少一种；锶盐包括氯化锶、溴化锶、硝酸锶、草酸锶、碳酸锶、氟化锶中的至少一种；
所述含硅化合物为氧化硅；
其采用固相反应法可按下列化学反应式制备硅酸铅锶化合物:
1)PbO+SrCO3+SiO2→PbSrSiO4+CO2↑
2)2PbO+2SrCl2+2SiO2+O2→2PbSrSiO4+2Cl2↑
3)2PbO+2SrF2+2SiO2+O2→2PbSrSiO4+2F2↑
4)PbCl2+SrCO3+SiO2→PbSrSiO4+CO↑+Cl2↑
5)PbF2+SrCO3+SiO2→PbSrSiO4+CO↑+F2↑
6)PbBr2+SrCO3+SiO2→PbSrSiO4+CO↑+Br2↑
7)PbCO3+SrF2+SiO2→PbSrSiO4+CO↑+F2↑
8)PbCO3+SrCO3+SiO2→PbSrSiO4+2CO2↑
9)PbCO3+SrCl2+SiO2→PbSrSiO4+CO↑+Cl2↑
10)2PbO+2Sr(NO3)2+2SiO2→2PbSrSiO4+4NO2↑+O2↑
11)PbCO3+Sr(NO3)2+SiO2→PbSrSiO4+CO↑+2NO2↑+O2↑
12)2Pb(OH)2+2Sr(NO3)2+2SiO2→2PbSrSiO4+4NO2↑+2H2O↑+O2↑
13)PbSO4+Sr(NO3)2+SiO2→PbSrSiO4+2NO2↑+SO2↑+O2↑
14)PbCl2+Sr(NO3)2+SiO2→PbSrSiO4+2NO2↑+Cl2↑
15)PbBr2+Sr(NO3)2+SiO2→PbSrSiO4+2NO2↑+Br2↑
16)2PbO+2Sr(NO3)2+2SiO2→2PbSrSiO4+4NO2↑+O2↑
本发明提供的硅酸铅锶非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为该晶体的化学式为PbSrSiO4，分子量338.9，不具有对称中心，属正交晶系，空间群P212121，晶胞参数为 其粉末倍频效应约为2倍KDP(KH2PO4)。
本发明提供的硅酸铅锶非线性光学晶体的制备方法，采用高温熔液法生长硅酸铅锶非线性光学晶体，具体操作按下列步骤进行：
a、将化合物硅酸铅锶单相多晶粉末与助熔剂混合均匀，以温度1-30℃/h的升温速率将其加热至温度650-1000℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，再降温至温度500-800℃，其中化合物硅酸铅锶单相多晶粉末与助熔剂的摩尔比为1:0-20；
或直接将含铅化合物、含锶化合物和含硅化合物的混合物或含铅化合物、含锶化合物和含硅化合物与助熔剂的混合物，以温度1-30℃/h的升温速率将其加热至温度650-1000℃，恒温5-80小时，得到混合熔液，再降温至温度500-800℃，其中含铅化合物、含锶化合物和含硅化合物与助熔剂的摩尔比为1:1:2:0-20；
所述助熔剂主要有自助熔剂，比如PbCO3、PbF2、PbO、PbCl2、PbBr2、SrF2、SrCl2、H3BO3等及其他复合助熔剂，比如PbCl2-PbO；PbF2-PbO；PbCO3-PbO；PbO-SrF2；LiF-PbO；PbBr2-PbO；LiF-H3BO3；PbO-H3BO3；PbO-H3BO3；PbF2-LiF；SrF2-H3BO3；LiF-SrCl2；PbO-PbCl2-PbF2；PbO-PbCl2-LiF；PbO-PbCl2-SrCl2；PbO-PbCl2-SrF2；PbO-SrF2-LiF等。
所述化合物硅酸铅锶单相多晶粉末采用固相合成法制备，包括以下步骤：将含铅化合物、含锶化合物、含硅化合物混合采用固相反应法制得所述化合物硅酸铅锶，含铅化合物中元素铅、含锶化合物中元素锶、含硅化合物中元素硅的摩尔比为1:1:1，将含铅化合物、含锶化合物、含硅化合物原料混合均匀，研磨后放入马弗炉中，预烧排除原料中的水分和气体，冷却至室温，取出研磨之后放入马弗炉中煅烧，升温至500-900℃，恒温72小时，冷却至室温，取出经研磨制得化合物硅酸铅锶单相多晶粉末。
b、制备硅酸铅锶籽晶：步骤a得到的混合熔液以温度0.5-10℃/h的速率缓慢降至室温，自发结晶获得硅酸铅锶籽晶；
c、将盛有步骤a制得混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将步骤b得到的籽晶固定于籽晶杆上，从晶体生长炉顶部下籽晶，先预热籽晶5-60分钟，将籽晶下至接触混合熔液液面或混合熔液中进行回熔，恒温5-60分钟，以温度1-60℃/h的速率降至饱和温度；
d、再以温度0.1-5℃/天的速率缓慢降温，以0-60rpm转速旋转籽晶杆进行晶体的生长，待单晶生长到所需尺度后，将晶体提离混合熔液表面，并以温度1-80℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可得到硅酸铅锶非线性光学晶体。
所述助熔剂PbCl2-PbO体系中PbCl2与PbO的摩尔比为1-3:2-5；PbF2-PbO体系中PbF2与PbO摩尔比为1-3:2-5；PbCO3-PbO体系中PbCO3与PbO摩尔比为1-3:2-5；PbO-H3BO3体系中PbO与H3BO3的摩尔比为1-5:2-5；LiF-PbO体系中LiF与PbO的摩尔比为1-3:3-5；PbBr2-PbO体系中PbBr2与PbO的摩尔比为1-5:2-5；LiF-H3BO3体系中LiF与H3BO3摩尔比为1-5:3-5；PbF2-LiF2体系中PbF2与LiF2摩尔比为1-5:3-5；LiF-SrCl2体系中LiF与SrCl2摩尔比为1-5:3-5；PbO-PbCl2-PbF2体系中PbO、PbCl2与PbF2摩尔比为2-5:1-3:3-5；PbO-PbCl2-LiF体系中PbO、PbCl2与LiF摩尔比为2-5:1-3:3-5。
本发明制备的硅酸铅锶非线性光学晶体，其特征在于该晶体的化学式为PbSrSiO4，晶体属正交晶系，空间群P212121，晶胞参数为分子量338.9，其粉末倍频效应约为2倍KDP(KH2PO4)。
由于在生长硅酸铅锶非线性光学晶体过程中，使用了比如PbCO3、PbF2、PbO、PbCl2、PbF2、PbBr2、SrF2、SrCl2等等自助熔剂以及比如PbCl2-PbO；PbF2-PbO；PbCO3-PbO；H3BO3-PbO；PbO-SrCl2；LiF-PbO；PbBr2-PbO；LiF-SrCl2；PbCl2-H3BO3；PbF2-LiF；LiF-SrCl2；PbO-PbCl2-PbF2；PbO-PbCl2-LiF等其他复合助溶剂，产品纯度高，晶体易长大且透明无包裹，具有生长速度较快，成本低，容易获得较大尺寸晶体等优点；所获晶体具有比较宽的透光波段，硬度较大，机械性能好，不易碎裂和潮解，易于加工和保存等优点。采用本发明所述方法获得的化合物硅酸铅锶非线性光学晶体制成的非线性光学器件，在室温下，用Nd:YAG调Q激光器作光源，入射波长为1064nm的红外光，输出波长为532nm的绿色激光，激光强度相当于KDP(KH2PO4)的1倍。
附图说明
图1为本发明PbSrSiO4粉末的x-射线衍射图。
图2为本发明PbSrSiO4晶体制作的非线性光学器件的工作原理图，其中1为激光器，2为发出光束，3为PbSrSiO4晶体，4为出射光束，5为滤波片。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明：
实施例1：
按反应式：PbO+SrCO3+SiO2→PbSrSiO4+CO2↑合成化合物PbSrSiO4：
将PbO，SrCO3，SiO2按摩尔比1:1:1称取放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，放入马弗炉中，缓慢升温至300℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第二次研磨之后放入马弗炉中，再升温至750℃，恒温24小时，冷却至室温，取出经第三次研磨后放入马弗炉中，再在750℃恒温48小时，取出经研磨制得化合物硅酸铅锶单相多晶粉末，对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与硅酸铅锶PbSrSiO4单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
将得到的化合物硅酸铅锶PbSrSiO4单相多晶粉末与助熔剂PbF2-PbO按摩尔比PbSrSiO4:PbF2-PbO＝1:3，其中PbF2与PbO的摩尔比为3:5，进行混配，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，以温度30℃/h的升温速率将其加热至850℃，恒温15小时，得到混合熔液，再降温至650℃；
以温度0.5℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硅酸铅锶籽晶；
在化合物熔液中生长晶体：将获得的PbSrSiO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面中，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度650℃；
再以温度2℃/天的速率降温，以10rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长结束后，使晶体脱离液面，以温度10℃/小时的速率降至室温，即可获得PbSrSiO4晶体。
反应式中的原料氧化铅可以用碳酸铅或氯化铅或溴化铅或硝酸铅或氢氧化铅或硫酸铅等其他含铅盐替换，碳酸锶可以用氧化锶或氯化锶或溴化锶或硝酸锶或草酸锶或氢氧化锶等其他含锶盐替换。
实施例2：
按反应式：2Pb(OH)2+2Sr(NO3)2+2SiO2→2PbSrSiO4+4NO2↑+2H2O↑+O2↑合成化合物PbSrSiO4：
将Pb(OH)2、Sr(NO3)2、SiO2按摩尔比1:1:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂SrF2-PbF2按摩尔比1:4进行混配，其中SrF2与PbF2的摩尔比为3:5，装入Φ80mm×80mm的开口铂金坩埚中，升温至温度800℃，恒温60小时，得到混合熔液，在冷却降温至温度650℃；
以温度1.5℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硅酸铅锶籽晶；
将获得的PbSrSiO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶10分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度600℃；
再以温度1℃/天的速率缓慢降温，不旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度20℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得PbSrSiO4晶体。
反应式中的原料氢氧化铅可以用碳酸铅或氯化铅或溴化铅或硝酸铅或氧化铅或碳酸氢铅或硫酸铅等其他含铅盐替换，硝酸锶可以用氧化锶或氯化锶或溴化锶或碳酸锶或草酸锶或氢氧化锶等其他含锶盐替换。
实施例3：
按反应式：4)PbCl2+SrCO3+SiO2→PbSrSiO4+CO↑+Cl2↑合成化合物PbSrSiO4：
将PbCl2、SrCO3、SiO2按摩尔比1:1:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂LiF-PbO按摩尔比1:3，进行混配，其中LiF与PbO摩尔比为3:1，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度780℃，恒温60小时，得到混合熔液，再降至温度620℃；
以温度3.5℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硅酸铅锶籽晶；
将获得的PbSrSiO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶15分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温30分钟，快速降温至饱和温度615℃；
再以温度3℃/天的速率缓慢降温，以5rpm的转速旋转籽晶坩埚，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度1℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得PbSrSiO4晶体。
反应式中的原料氯化铅可以用碳酸铅或氢氧化铅或溴化铅或硝酸铅或氧化铅或碳酸氢铅或硫酸铅等其他含铅盐替换，碳酸锶可以用氧化锶或氯化锶或溴化锶或硝酸锶或草酸锶或氢氧化锶或碳酸氢锶等其他含锶盐替换。
实施例4：
按反应式：PbCO3+SrCO3+SiO2→PbSrSiO4+2CO2↑合成化合物PbSrSiO4：
将PbCO3、SrCO3、SiO2按摩尔比1:1:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂PbO-SrCl2按摩尔比1:3进行混配，其中PbO与SrCl2摩尔比为5:1，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度750℃，恒温80小时，得到混合熔液，再降至温度615℃；
以温度5℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硅酸铅锶籽晶；
将获得的PbSrSiO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶20分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温5分钟，快速降温至饱和温度600℃；
然后以温度3℃/天的速率缓慢降温，以15rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体体离熔液表面，以温度15℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得PbSrSiO4晶体。
反应式中的原料碳酸铅可以用氯化铅或氢氧化铅或溴化铅或硝酸铅或氧化铅或硫酸铅等其他含铅盐替换，碳酸锶可以用氧化锶或氯化锶或溴化锶或硝酸锶或草酸锶或氢氧化锶等其他含锶盐替换。
实施例5
按反应式：PbCO3+SrF2+SiO2→PbSrSiO4+CO↑+F2↑合成化合物PbSrSiO4：
将PbCO3、SrF2、SiO2按摩尔比1:1:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂PbO-SrCl2按摩尔比1:2进行混配，其中PbO与SrCl2摩尔比为5:1装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度760℃，恒温80小时，得到混合熔液，再降至温度650℃；
以温度10℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硅酸铅锶籽晶；
将获得的籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶25分钟，部分浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温25分钟，快速降温至饱和温度615℃；
再以温度5℃/天的速率降温，以30rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度35℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得PbSrSiO4晶体。
反应式中的原料碳酸铅可以用氯化铅或氢氧化铅或溴化铅或硝酸铅或氧化铅或硫酸铅等其他含铅盐替换，氟化锶可以用氧化锶或氯化锶或溴化锶或硝酸锶或草酸锶或氢氧化锶等其他含锶盐替换。
实施例6
按反应式：2PbO+2Sr(NO3)2+2SiO2→2PbSrSiO4+4NO2↑+O2↑合成化合物PbSrSiO4：
将PbO、Sr(NO3)2、SiO2按摩尔比1:1:1直接称取原料，将称取的原料与助熔剂PbO-SrCl2按摩尔比1:3进行混配，其中PbO与SrCl2摩尔比为5:1，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度800℃，恒温5小时得到混合熔液，再降至温度620℃；
以温度4.0℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硅酸铅锶籽晶；
将获得的PbSrSiO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶20分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温25分钟，快速降温至饱和温度605℃；
然后以温度3℃/天的速率降温，以50rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体体离熔液表面，以温度70℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得PbSrSiO4晶体。
反应式中的原料氧化铅可以用氯化铅或氢氧化铅或溴化铅或硝酸铅或碳酸铅或草酸铅或硫酸铅等其他含铅盐替换，硝酸锶可以用氧化锶或氯化锶或溴化锶或碳酸锶或草酸锶或氢氧化锶或碳酸氢锶等其他含锶盐替换。
实施例7
按反应式：PbSO4+Sr(NO3)2+SiO2→PbSrSiO4+2NO2↑+SO2↑+O2↑合成化合物PbSrSiO4：
将PbSO4、Sr(NO3)2、SiO2按摩尔比1:1:1放入研钵中，混合并仔细研磨，然后装入Φ100mm×100mm的开口刚玉坩埚中，将其压紧，放入马弗炉中，缓慢升温至温度500℃，恒温4小时，待冷却后取出坩埚，此时样品较疏松，接着取出样品重新研磨均匀，再置于坩埚中，在马弗炉内于温度750℃又恒温48小时，将其取出，放入研钵中捣碎研磨即得化合物PbSrSiO4，对该产物进行X射线分析，所得X射线谱图与PbSrSiO4单晶结构得到的X射线谱图是一致的；
将合成的化合物PbSrSiO4与助熔剂PbF2-SrF2按摩尔比1:3进行混配，其中PbF2与SrF2摩尔比为5:1，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度900℃，恒温50小时得到混合熔液，再降至温度750℃；以温度4.0℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硅酸铅锶籽晶；
将获得的PbSrSiO4籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶20分钟，浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温25分钟，降温至饱和温度715℃；
然后以温度2℃/天的速率降温，以28rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体体离熔液表面，以温度25℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得PbSrSiO4晶体。
反应式中的原料硫酸铅可以用氯化铅或氢氧化铅或溴化铅或硝酸铅或碳酸铅或草酸铅或氧化铅等其他含铅盐替换，硝酸锶可以用氧化锶或氯化锶或溴化锶或碳酸锶或草酸锶或氢氧化锶等其他含锶盐替换。
实施例8
按反应式：PbCl2+Sr(NO3)2+SiO2→PbSrSiO4+2NO2↑+Cl2↑合成化合物PbSrSiO4：
将PbCl2、Sr(NO3)2、SiO2按摩尔比1:1:1放入研钵中，将称取的原料与助熔剂PbO-PbCl2按摩尔比1:1进行混配，其中PbO与PbCl2摩尔比为2:1，装入Φ80mm×80mm的开口铂坩埚中，升温至温度760℃，恒温80小时，得到混合熔液，再降至温度650℃；
以温度10℃/h的速率缓慢降温至室温，自发结晶获得硅酸铅锶籽晶；
将获得的籽晶固定于籽晶杆上从晶体生长炉顶部下籽晶，先在混合熔液表面上预热籽晶25分钟，部分浸入液面下，使籽晶在混合熔液中进行回熔，恒温25分钟，快速降温至饱和温度615℃；
再以温度5℃/天的速率降温，以30rpm的转速旋转籽晶杆，待晶体生长到所需尺度后，将晶体提离熔液表面，以温度35℃/h速率降至室温，然后将晶体从炉膛中取出，即可获得PbSrSiO4晶体。
反应式中的原料氯化铅可以用硫酸铅或氢氧化铅或溴化铅或硝酸铅或碳酸铅或草酸铅或氧化铅等其他含铅盐替换，硝酸锶可以用氧化锶或氯化锶或溴化锶或碳酸锶或草酸锶或氢氧化锶等其他含锶盐替换。
实施例9
将实施例1－8所得任意的PbSrSiO4晶体按相匹配方向加工一块尺寸5mm×5mm×6mm的倍频器件，按附图2所示安置在3的位置上，在室温下，用调Q Nd:YAG激光器作光源，入射波长为1064nm，由调Q Nd:YAG激光器1发出波长为1064nm的红外光束2射入PbSrSiO4单晶3，产生波长为532nm的绿色倍频光，输出强度为同等条件KDP的0.6倍，出射光束4含有波长为1064nm的红外光和532nm的绿光，经滤波片5滤去后得到波长为532nm的绿色激光。

Claims (9)

1.化合物硅酸铅锶，其特征在于，该化合物硅酸铅锶化学式为PbSrSiO4。
2.根据权利要求1所述的化合物硅酸铅锶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含铅化合物、含锶化合物、含硅化合物混合采用固相反应法制得所述化合物硅酸铅锶，其中，含铅化合物中元素铅、含锶化合物中元素锶、含硅化合物中元素硅的摩尔比为1:1:1。
3.权利要求2所述化合物硅酸铅锶的制备方法，其特征在于，所述化合物硅酸铅锶采用固相反应法制备，过程包括：将含铅化合物、含锶化合物、含硅化合物原料混合均匀，研磨后放入马弗炉中，预烧排除原料中的水分和气体，冷却至室温，取出研磨之后放入马弗炉中煅烧，制得化合物硅酸铅锶；
所述含铅化合物包括有氧化铅、氢氧化铅及铅盐中的至少一种；铅盐包括氯化铅、溴化铅、氟化铅、碳酸铅、醋酸铅、硫酸铅中的至少一种；
所述含锶化合物包括氧化锶、氢氧化锶及锶盐中的至少一种；锶盐包括氯化锶、溴化锶、硝酸锶、草酸锶、碳酸锶、氟化锶中的至少一种；
所述含硅化合物为氧化硅。
4.化合物硅酸铅锶非线性光学晶体，其特征在于，该晶体的化学式为PbSrSiO4，分子量338.9，不具有对称中心，属正交晶系，空间群P212121，晶胞参数为
5.权利要求4所述的硅酸铅锶非线性光学晶体的制备方法，其特征在于，采用高温熔液法硅酸铅锶非线性光学晶体。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述硅酸铅锶非线性光学晶体采用高温熔液法制备，过程包括：
a、将权利要求1-3任一所得的化合物硅酸铅锶单相多晶粉末或权利要求1-3任一所得的化合物硅酸铅锶单相多晶粉末与助熔剂的混合物，升温至熔化得到混合熔液；
或直接将含铅化合物、含锶化合物和含硅化合物的混合物或含铅化合物、含锶化合物和含硅化合物与助熔剂的混合物，升温至熔化得到混合熔液；
b、盛有步骤a制得的混合熔液的坩埚置入晶体生长炉中，将籽晶固定于籽晶杆上，将籽晶下至接触混合熔液液面或混合熔液中进行回熔，降至饱和温度；降温或恒温生长，制备出硅酸铅锶非线性光学晶体。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于其中化合物硅酸铅锶单相多晶粉末与助熔剂的摩尔比为1:5-20；或者其中含铅化合物、含锶化合物和含硅化合物与助熔剂的摩尔比为1:1:1:5-20；助熔剂包括氧化铅、氯化锶、氟化铅、氟化锂、铅盐、锶盐、硅盐中的至少一、氧化铅、复合助熔剂PbO-SiO2、PbO-SrCl2、PbO-PbF2、SrF2-PbO、SrF2-SrCl2中一种或多种。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，复合助熔剂PbO-PbF2体系中PbO与PbF2的摩尔比为1-3:2-5；PbO-LiF体系中PbO与LiF摩尔比为1-3:3-5；PbO-SrF2体系中PbO与SrF2的摩尔比为1-5:2-5；LiF-SrF2体系中LiF与SrF2摩尔比为1-5:3-5；SrF2-H3BO3体系中SrF2与H3BO3摩尔比为1-4:1-5；LiF-H3BO3-PbO体系中LiF、PbO与H3BO3摩尔比为2-5:1-5:3-5。
9.根据权利要求4所述的硅酸铅锶非线性光学晶体的用途，其特征在于，该硅酸铅锶非线性光学晶体用于制备倍频发生器、上频率转换器、下频率转换器或光参量振荡器。
CN201910794040.0A 2019-08-27 2019-08-27 化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途 Active CN110408995B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910794040.0A CN110408995B (zh) 2019-08-27 2019-08-27 化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910794040.0A CN110408995B (zh) 2019-08-27 2019-08-27 化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110408995A true CN110408995A (zh) 2019-11-05
CN110408995B CN110408995B (zh) 2021-05-18

Family

ID=68369131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910794040.0A Active CN110408995B (zh) 2019-08-27 2019-08-27 化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110408995B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115961351A (zh) * 2021-10-11 2023-04-14 天津理工大学 化合物锂锶铅磷酸盐和锂锶铅磷酸盐非线性光学晶体及制备方法和用途

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5079200A (en) * 1990-08-23 1992-01-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Detector material for uncooled thermal imaging devices
CN101962538A (zh) * 2009-09-29 2011-02-02 鹤壁佳多科工贸有限责任公司 一种铅激发硅酸钡紫外荧光粉
CN105420807A (zh) * 2015-11-19 2016-03-23 唐山学院 一种硼酸铅钡化合物和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途
CN107974711A (zh) * 2016-10-25 2018-05-01 中国科学院新疆理化技术研究所 锌硅酸锶非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN110143610A (zh) * 2019-05-22 2019-08-20 天津理工大学 化合物锂钾钛锗酸盐和锂钾钛锗酸盐非线性光学晶体及制备方法和用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5079200A (en) * 1990-08-23 1992-01-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Detector material for uncooled thermal imaging devices
CN101962538A (zh) * 2009-09-29 2011-02-02 鹤壁佳多科工贸有限责任公司 一种铅激发硅酸钡紫外荧光粉
CN105420807A (zh) * 2015-11-19 2016-03-23 唐山学院 一种硼酸铅钡化合物和硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途
CN107974711A (zh) * 2016-10-25 2018-05-01 中国科学院新疆理化技术研究所 锌硅酸锶非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN110143610A (zh) * 2019-05-22 2019-08-20 天津理工大学 化合物锂钾钛锗酸盐和锂钾钛锗酸盐非线性光学晶体及制备方法和用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JONG-MIN KIM ET AL.: "Photoluminescence Characteristics of Sr2SiO4:Pb2+ Nano Phosphor by a Combustion Method", 《TAYLOR & FRANCIS》 *
LUCAS L. PETSCHNIG ET AL.: "Synthesis and Characterization of the New Lead Strontium Germanate PbSrGeO4", 《ZEITSCHRIFT FÜR NATURFORSCHUNG B》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115961351A (zh) * 2021-10-11 2023-04-14 天津理工大学 化合物锂锶铅磷酸盐和锂锶铅磷酸盐非线性光学晶体及制备方法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN110408995B (zh) 2021-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110042467B (zh) 化合物锗酸锂铷和锗酸锂铷非线性光学晶体及制备方法和用途
CN102127811B (zh) 化合物氟硼酸铅非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN101876772B (zh) 化合物硼磷酸钾铅非线性光学晶体及制备方法和用途
CN102337586B (zh) 化合物氟硼酸钡非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN102978702B (zh) 化合物氟硼酸钡和氟硼酸钡非线性光学晶体及制备方法和用途
CN103628136B (zh) 化合物硼磷酸铷铅和硼磷酸铷铅非线性光学晶体及制备方法和用途
CN103361725B (zh) 化合物氯硼酸铅钡和氯硼酸铅钡非线性光学晶体及制备方法和用途
CN110029397B (zh) 化合物锗酸锂铯和锗酸锂铯非线性光学晶体及制备方法和用途
CN106283192B (zh) 化合物铅钡锌硼氧和铅钡锌硼氧非线性光学晶体及制备方法和用途
CN106544731A (zh) 氯酸铅红外非线性光学晶体及制备方法和用途
CN113737282B (zh) 化合物锗酸锌铷非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN106868587B (zh) 锂铷钡铝硼氧氟和锂铷钡铝硼氧氟非线性光学晶体及制备方法和用途
CN103803572B (zh) 化合物氟硼酸锂钙和氟硼酸锂钙非线性光学晶体及制备方法和用途
CN105839185B (zh) Cs2LiPO4化合物、Cs2LiPO4非线性光学晶体及其制法和用途
CN110408995A (zh) 化合物硅酸铅锶和硅酸铅锶非线性光学晶体及制备方法和用途
CN110143610A (zh) 化合物锂钾钛锗酸盐和锂钾钛锗酸盐非线性光学晶体及制备方法和用途
CN105274621B (zh) 一种钼磷酸氟钾化合物、其非线性光学晶体及其制备方法和用途
CN104651933B (zh) 氯硼酸钡及氯硼酸钡非线性光学晶体及制备方法和用途
CN106884204B (zh) 锂钾锶铝硼氧氟和锂钾锶铝硼氧氟非线性光学晶体及制备方法和用途
CN107217301B (zh) 化合物氟硼酸锂钾和氟硼酸锂钾非线性光学晶体及制备方法和用途
CN113846381B (zh) 化合物硼酸钡钇及硼酸钡钇非线性光学晶体和其制备方法及用途
CN110079858B (zh) 一种硫酸铯镁非线性光学晶体及其制法和用途
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
CN105316763B (zh) 化合物氟硼酸镉铅和氟硼酸镉铅非线性光学晶体及制备方法和用途
CN112575375A (zh) 化合物氟代硼锌酸铯和氟代硼锌酸铯非线性光学晶体及制备方法和用途

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