RU2114221C1 - Способ выращивания монокристаллов трибората лития - Google Patents
Способ выращивания монокристаллов трибората лития Download PDFInfo
- Publication number
- RU2114221C1 RU2114221C1 RU96117172/25A RU96117172A RU2114221C1 RU 2114221 C1 RU2114221 C1 RU 2114221C1 RU 96117172/25 A RU96117172/25 A RU 96117172/25A RU 96117172 A RU96117172 A RU 96117172A RU 2114221 C1 RU2114221 C1 RU 2114221C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- lithium triborate
- moo
- temperature
- crystal
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: Изобретение относится к получению нелинейно-оптического монокристалла трибората лития (LBO) и позволяет выращивать крупные кристаллы диаметром 65-70 мм и длиной до 40-45 мм высокого оптического качества без включений и свилей, пригодных для изготовления оптических элементов. Способ включает вытягивание кристалла из раствор-расплава, содержащего в качестве растворителя систему LiCO3-LiBO2-Li2MoO4, при одновременном снижении температуры раствор-расплава. Использование данного растворителя при следующем соотношении компонентов, мол.%. Li2MoO4 - (30-50), LiBO2 -(6-40) и Li2CO3 - (10-40), обеспечивает концентрацию трибората лития в раствор-расплаве в процессе роста более 30 об.%.
Description
Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из раствор-расплавов, в частности монокристалла трибората лития (LBO), применяемого для преобразования частоты лазерного излучения.
Известен способ выращивания монокристаллов трибората лития размером 35х30х15 мм, включающий растворение исходных компонентов, образующих триборат лития, или первоначально синтезированного соединения трибората лития в растворителе B2O3 (1). Рост кристалла проводят на затравку без вытягивания или при скорости вытягивания около 1 мм/сутки при снижении температуры от 834 до 750oC со скоростью 0,2 - 2oC/сутки. Однако высокая вязкость B2O3 ухудшает теплообмен и диффузионный массоперенос на фронте кристаллизации, что приводит к появлению застойных зон, к накоплению примесей, обуславливающих основной дефект в кристаллах - включения. При этом неизбежно появление дислокаций, напряжений, приводящих к растрескиванию. Из-за высокой вязкости раствор-расплава затруднено использование на протяжение всего ростового процесса такого важного технологического приема, как вытягивание кристалла с необходимыми скоростями.
Снизить вязкость простым подъемом температуры не представляется возможным, т.к. сам триборат лития - основное вещество претерпевает перитектическое разложение при 834oC.
Некоторое снижение вязкости раствор-расплава дает добавление в него в качестве растворителя небольших количеств MoO3 или молибдатов щелочных металлов. Однако при 700oC MoO3 начинает сильно испаряться, в результате чего процесс кристаллизации идет с переменным составом (область 700 - 834oC) и эффективность действия молибдатов, как растворителя, в этой области температур теряется.
Увеличение количества используемого MoO3 приводит к снижению вязкости расплава и смещает температуру плавления системы в область более низких температур (670 - 550oC), что отражено в известном способе выращивания монокристаллов трибората лития размером до 20 х 35 х 9 мм, включающем растворение исходных компонентов Li2CO3 (40,6 г), H2BO3 (203,9 г) во флюсе MoO3 (158,3 г) при температуре 850oC, выдержку при этой температуре 5 ч. и охлаждение до 673oC (2). Рост проводят на затравку из кристалла LBO методом снижения температуры расплава от 670 до 580oC со скоростью 5oC/ч. Полученный кристалл вытягивают из расплава и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 100oC/ч. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Однако использование данного растворителя ведет к снижению концентрации LBO в раствор-расплаве, а также к расслоению системы LBO - MoO3 из-за большой разницы в плотностях LBO (1,8 г/см3) и MoO3 (4,5 г/см3). Эти факторы значительно ухудшают оптическое качество выращиваемых кристаллов. Кроме того, низкая концентрация LBO в раствор-расплаве не позволяет проводить вытягивание кристалла, т.е. не обеспечиваются условия, необходимые для получения кристаллов требуемой длины, рост идет только за счет снижения температуры расплава.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении предложенного изобретения заключается в выращивании крупных кристаллов LBO высокого оптического качества без включений и свилей за счет обеспечения высокой концентрации трибората лития в раствор-расплаве, снижения вязкости раствор-расплава, расширения температурного диапазона кристаллизации.
Это достигается тем, что при выращивании кристалла трибората лития методом снижения температуры в качестве растворителя используют систему Li2CO3 - LiBO2 - Li2MoO4, при следующем соотношении компонентов, мал.%: Li2MoO4 - (30 - 50); LiBO2 - (6 - 40); Li2CO3 - (10 - 40), обеспечивая концентрацию трибората лития в раствор - расплаве более 30 об.%, и проводят вытягивание кристалла при одновременном снижении температуры раствор-расплава.
Предложенные концентрационные пределы обеспечивают возможность получения низкоплавкого растворителя, позволяющего:
1. Получить систему с низкой температурой плавления (< 550oC), что приводит к расширению температурной зоны кристаллизации, как в сторону высоких (800oC), так и в сторону низких температур, где кристаллы LBO наиболее стабильны.
1. Получить систему с низкой температурой плавления (< 550oC), что приводит к расширению температурной зоны кристаллизации, как в сторону высоких (800oC), так и в сторону низких температур, где кристаллы LBO наиболее стабильны.
2. Произвести максимальное насыщение раствор-расплава основным веществом, т. е. обеспечить концентрацию трибората лития в раствор-расплаве от 30 об.% и выше.
3. Вытягивать кристалл на протяжении всего ростового процесса при одновременном его вращении, что обеспечивает гомогенизацию расплава, ликвидацию застойных зон в пограничном слое раствор - кристалл.
Это позволяет выращивать кристаллы большого диаметра и заданной длины высокого оптического качества (диаметром 65 - 70 мм и длиной до 40 - 45 мм), обеспечивающих возможность изготовления оптических элементов размером (10 - 15) х (10 - 15) х (20 - 25) мм3.
Примеры конкретного выполнения способа.
Пример 1. Из стехиометрических количеств Li2O и B2O (1 : 3) синтезируют триборат лития, затем к плаву порциями добавляют приготовленную смесь исходных материалов растворителя: 23% LiBO2; 37% Li2MoO4 и 40% Li2CO3. Концентрация LBO в раствор - расплаве составляет 50 об.%. Наплавку производят при температуре 850oC, затем плав нагревают до 950oC, выдерживают при этой температуре 12 ч, затем быстро охлаждают до 800oC.
Ориентированную затравку медленно вводят в печь до касания с расплавом, выдерживают 1 ч, затем охлаждают со скоростью до 3oC/сутки при вращении со скоростью 30 об/мин и одновременном вытягивании кристалла со скоростью 1,5 мм/сутки. Температуру снижают до тех пор, пока не вырастет кристалл длиной, достаточной для изготовления оптического элемента размером 10 х 10 х 20 мм. Выращенный кристалл вытягивают из раствор-расплава и медленно охлаждают со скоростью до 3oC/сутки до комнатной температуры.
Получен прозрачный кристалл размером 60 х 62 х 35 мм3.
Пример 2. Первоначально в платиновом тигле при температуре 850oC проводят синтез трибората лития (система Li2O - B2O3, пропорциональное соотношению 1 : 3. Затем к плаву трибората лития порциями добавляют смесь исходных материалов растворителя: 20% LiBO2; 48% Li2MoO4 и 32% Li2CO3. Концентрация LBO в расплаве с растворителем составляет 60 об.%. По окончании наплавки растворителя печь разогревают до 950 oC, выдерживают при этой температуре 12 ч.
После гомогенизации расплава печь охлаждают до 800oC. При этой температуре медленно вводят затравку до касания с расплавом. Рост кристалла производят снижением температуры со скоростью до 3 oC/сутки в интервале температур 800 - 600 - 550oC и вытягивании со скоростью 2 мм/сутки. По достижении необходимой длины кристалл вытягивают из раствор - расплава и охлаждают до комнатной температуре со скоростью до 3oC/сутки.
Получен прозрачный кристалл размером 70 х 60 х 43 мм3.
Claims (1)
- Способ выращивания монокристалла трибората лития из раствор-расплава методом снижения температуры, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют систему Li2CO3 - LiBO2 - Li2MoO4 при следующем соотношении компонентов, мол.%:
LiMoO4 - 30 - 50
LiBO2 - 6 - 40
Li2CO3 - 10 - 40
обеспечивающую концентрацию трибората лития в раствор-расплаве более 30 об.%, и проводят вытягивание кристалла при одновременном снижении температуры раствор-расплава.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117172/25A RU2114221C1 (ru) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | Способ выращивания монокристаллов трибората лития |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117172/25A RU2114221C1 (ru) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | Способ выращивания монокристаллов трибората лития |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2114221C1 true RU2114221C1 (ru) | 1998-06-27 |
RU96117172A RU96117172A (ru) | 1998-10-10 |
Family
ID=20184827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96117172/25A RU2114221C1 (ru) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | Способ выращивания монокристаллов трибората лития |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2114221C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005087984A1 (fr) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Ninel Alexeevna Pylneva | Procede permettant de faire croitre des cristaux parfaits de triborate de lithium |
-
1996
- 1996-08-23 RU RU96117172/25A patent/RU2114221C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Zhao Shuging, Huang Chaoen, Zhang Hong WU. Crystal Growth and Properties of Lithium. Triborate - J. Cryst. Growth. 1990, v. 99, N 1 - 4, p. 805 - 8 10. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005087984A1 (fr) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Ninel Alexeevna Pylneva | Procede permettant de faire croitre des cristaux parfaits de triborate de lithium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0152359B2 (ru) | ||
RU2114221C1 (ru) | Способ выращивания монокристаллов трибората лития | |
US20020112659A1 (en) | Single crystal and method of manufacturing same | |
JP2001226196A (ja) | テルビウム・アルミニウム・ガーネット単結晶およびその製造方法 | |
US4931133A (en) | High temperature solution growth of barium borate (β-BaB2 O4) | |
Nakano et al. | Top-seeded flux growth of LiNdP4O12 single crystals | |
Ivleva et al. | The growth of multicomponent oxide single crystals by stepanov's technique | |
RU2139957C1 (ru) | СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА β-BaB2O4 | |
RU2119976C1 (ru) | Способ выращивания монокристалла двойного цезий-литий бората cslib6o10 | |
JPS63195198A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法 | |
RU2112820C1 (ru) | Способ выращивания монокристаллов трибората лития | |
RU2262556C1 (ru) | Способ выращивания крупных совершенных кристаллов трибората лития | |
JP3253005B2 (ja) | 固溶体単結晶の製造方法 | |
RU2777116C1 (ru) | Способ получения борсодержащего монокристалла ниобата лития | |
JP3115406B2 (ja) | Ktp単結晶の製造方法 | |
RU2064023C1 (ru) | СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ YBa2Cu3O7-δ | |
JP2741747B2 (ja) | 酸化物単結晶とその製造方法 | |
KR100276969B1 (ko) | 포타시움니오베이트용융액혼합장치와이를이용한포타시움니오베이트단결정제조방법 | |
JP2825060B2 (ja) | ベータ・バリウムボレイト単結晶加工表面の改質方法 | |
JP2807282B2 (ja) | ベータ型メタホウ酸バリウム単結晶の製造方法 | |
RU2103425C1 (ru) | Способ выращивания монокристаллов тетрабората стронция | |
JPH0737360B2 (ja) | ベータバリウムボレイト単結晶の育成方法 | |
JPH07206577A (ja) | レアア−ス・ガリウム・ペロブスカイト単結晶の育成方法 | |
RU2156327C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов лантангаллиевого силиката | |
JPH0948697A (ja) | リチウムトリボレート単結晶の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040824 |