RU2542313C2 - Способ выращивания монокристаллов рубидий-висмутового молибдата - Google Patents
Способ выращивания монокристаллов рубидий-висмутового молибдата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542313C2 RU2542313C2 RU2013123572/05A RU2013123572A RU2542313C2 RU 2542313 C2 RU2542313 C2 RU 2542313C2 RU 2013123572/05 A RU2013123572/05 A RU 2013123572/05A RU 2013123572 A RU2013123572 A RU 2013123572A RU 2542313 C2 RU2542313 C2 RU 2542313C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rubidium
- moo
- rbbi
- bismuth molybdate
- day
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химической технологии и касается получения кристаллов рубидий-висмутового молибдата RbBi(MoO4)2. Кристаллы RbBi(MoO4)2 выращивают из высокотемпературного раствора в расплаве из шихты, содержащей растворитель димолибдатат рубидия и тройной литий-рубидий-висмутовый молибдат LiRbBi2(MoO4)4, при соотношении последнего к димолибдату рубидия, равном 10-40: 90-60 мол. %, соответственно, кристаллизацию ведут на затравку, ориентированную по направлению [001], при вращении затравки со скоростью 30-65 об/мин и скорости вытягивания 0,3-1,0 мм/сутки, при постоянном охлаждении раствора-расплава со скоростью 0,2-1,0 град/сутки, при этом выращивание ведут в условиях низких градиентов ∆T меньше 1 град/см в растворе-расплаве. Изобретение позволяет получать крупные однородные кристаллы RbBi(MoO4)2 высокого оптического качества. 1 пр.
Description
Способ выращивания монокристаллов рубидий-висмутового молибдата.
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к выращиванию объемных оптически однородных кристаллов рубидий-висмутового молибдата состава RbBi(MoO4)2.
Низкотемпературная фаза RbBi(MoO4)2 кристаллизуется в моноклинной сингонии (пр. гр. Р21/с) и не имеет структурного аналога среди двойных молибдатов и вольфраматов состава Μ+Μ3+(Μ6+O4)2, где М+=Li, Na, К, Cs; М3+=редкоземельный элемент, Bi; М6+=Mo, W.
Рубидий-висмутовый молибдат RbBi(MoO4)2 плавится инконгруэнтно при 640°С и поэтому не может быть получен в виде объемных однородных кристаллов обычным методом Чохральского из стехиометрического расплава. Известен способ получения однородных кристаллов, плавящихся инконгруэнто из высокотемпературных растворов-расплавов (Solodovnikov S.F., Solodovnikova Z.A., Zolotova Ε.S., Yudanova L.I., Kardash T.Yu., Pavlyuk A.A., Nadolinny V.A., Revised phase diagram of Li2MoO4-ZnMoO4 system, crystal structure and crystal growth of lithium zinc molybdate, Journal of Solid State Chemistry (2009), 182, 1935-1943).
Поиск в литературных источниках не выявил способы получения объемных однородных кристаллов рубидий-висмутового молибдата, RbBi(MoO4)2. Однако известен способ получения мелких кристаллов рубидий-висмутового молибдата RbBi(MoO4)2 путем спонтанной кристаллизации (Клевцова Р.Ф., Соловьева Л.П., Винокуров В.А., Клевцов П.В. Кристаллическая структура и полиморфизм рубидий-висмутового молибдата, RbBi(MoO4)2, Кристаллография (1975), 20, №2, 270-275), выбранный в качестве прототипа. Монокристаллы RbBi(MoO4)2 для кристаллооптических и рентгеноструктурных исследований получают спонтанной кристаллизацией по раствор-расплавной технологии; в качестве шихты используют синтезированные твердофазным методом спеки RbBi(MoO4)2 и Rb2Mo2O7, где Rb2Mo2O7 - растворитель (флюс). Информацию о соотношении компонентов раствора-расплава и параметрах процесса кристаллизации авторы не указывают. Указанным способом получают мелкие кристаллы (0.35×0.3×0.5 мм), непригодные для практического применения.
Целью изобретения является получение кристаллов рубидий-висмутового молибдата с техническим результатом - увеличение размеров кристаллов рубидий-висмутового молибдата и достижение их высокого оптического качества.
Поставленная задача достигается тем, что кристаллы рубидий-висмутового молибдата RbBi(MoO4)2 выращивают из высокотемпературного раствора в расплаве из шихты, содержащей растворитель димолибдатат рубидия и висмутсодержащее соединение, в качестве висмутсодержащего соединения используют тройной литий-рубидий-висмутовый молибдат, LiRbBi2(MoO4)4, при соотношении литий-рубидий-висмутового молибдата к димолибдату рубидия, равному 10-40: 90-60 мол. % соответственно, кристаллизацию ведут на затравку, ориентированную по направлению [001], при вращении затравки со скоростью 30-65 об/мин и скорости вытягивания 0.3-1.0 мм/сутки, при постоянном охлаждении раствора-расплава со скоростью 0.2-1.0 град/сутки, при этом выращивание ведут в условиях низких градиентов ΔΤ<1 град/см в растворе-расплаве.
Отличительными признаками предлагаемого способа от прототипа являются условия проведения процесса, а именно:
- используют расплав LiRbBi2(MoO4)4;
- соотношение литий-рубидий-висмутового молибдата и димолибдата рубидия 10-40: 90-60 мол.%;
- кристаллизация на затравку, ориентированную по [001];
- скорость вытягивания затравки 0.3-1 мм/сутки;
- скорость вращения затравки 30-65 об/мин;
- скорости охлаждения раствора-расплава от 0.2-1 град/сутки;
- выращивание ведут в условиях низких градиентов ΔΤ<1 град/см в растворе-расплаве.
Использование таких параметров позволяет получать крупные оптически однородные монокристаллы рубидий-висмутового молибдата RbBi(MoO4)2.
Оптимальные условия роста кристаллов: мольное соотношение компонентов шихты, а именно LiRbBi2(MoO4)4 и димолибдатата рубидия Rb2Mo2O7, равное 10-40: 90-60 мол.%. Выбор данного мольного соотношения компонентов системы обусловлен наилучшим условием роста кристалла RbBi(MoO4)2. Основными преимуществами выбранного состава шихты является то, что растворитель и растворяемое вещество в жидком состоянии смешиваются неограниченно, а в твердом - не образуют твердых растворов; также такой состав шихты образует наиболее низкотемпературную и наиболее близкую к ординате растворителя эвтектику; при этом вхождение растворителя в виде примеси в кристалл не влияет на основные свойства выращиваемого кристалла; имеют одноименный ион с кристаллизуемым веществом, или же такой, у которого радиусы ионов максимально отличаются от радиусов ионов растворенного вещества; вязкость растворителя небольшая; упругость паров растворителя низкая.
Ориентация затравки по направлению [001] обеспечивает при данных условиях образование наиболее однородных кристаллов по сравнению с другими кристаллографическими ориентациями. Вращение затравки с заданной скоростью (30-65 об/мин) способствует равномерному росту, т.к. позволяет уменьшить температурный градиент в расплаве, и, как следствие, выровнять распределение температуры в жидкой фазе у фронта кристаллизации.
Скорость вытягивания затравки 0.3-1 мм/сутки обусловлена тем, что вытягивание затравки при выращивании кристалла со скоростью, большей
чем 0.3-1 мм/сутки, не соответствует скорости устойчивого однородного роста кристалла в данных условиях. Снижение скорости вытягивания меньше 0.3 мм/сутки нецелесообразно, так как приводит к увеличению времени процесса.
Охлаждение расплава со скоростью 0.2 град/сутки обусловлено тем, что уменьшение скорости охлаждения ниже 0.2 град/сутки в начале процесса приводит к уменьшению массовой скорости кристаллизации, уменьшению размеров выращиваемого кристалла и увеличению времени процесса. Увеличение скорости охлаждения выше 1 град/сутки приводит к образованию концентрационного переохлаждения и, как следствие, захвату растворителя, образованию блоков и других дефектов. При данной скорости охлаждения массовая скорость кристаллизации равна 0.5-1.1 г/сутки.
Процесс протекает при небольшом температурном градиенте в растворе-расплаве (ΔΤ<1 град/см), что позволяет получить однородные и крупные кристаллы. Использование низкоградиентного метода Чохральского позволяет уменьшить термоупругие напряжения в кристалле при понижении температурного градиента.
Пример типичный.
В платиновый тигель диаметром 60 мм и высотой 70 мм помещают смесь соединений LiRbBi2(MoO4)4 (литий-рубидий-висмутовый молибдат), полученную известным способом путем твердофазного синтеза из Li2CO3, Rb2СО3, Bi2O3, МoО3, и расплав димолибдатата рубидия Rb2Mo207; при этом LiRbBi2(Mo04)4 составляет 57 г, a Rb2Mo2O7 - 177.31 г, что соответствует концентрации раствора-расплава 10 мол.% LiRbBi2(MoO4)4 - 90 мол.% димолибдата рубидия Rb2Mo2O7. Смесь расплавляют при 500°С на воздухе в резистивной печи установки для выращивания кристаллов. Для гомогенизации раствор-расплав перемешивают платиновой мешалкой, затем температуру понижают до точки равновесия кристалла с раствором-расплавом для данной концентрации RbBi(MoO4)2 (температура ниже на 2°С от температуры плавления расплава) и к поверхности расплава подводят вращающуюся со скоростью 30 об/мин затравку, ориентированную по [001].
После установления температуры, при которой наблюдается начало заметного роста затравки, осуществляют вытягивание затравки со скоростью 0.3 мм/сутки, одновременно понижают температуру раствора-расплава с начальной скоростью охлаждения 0.2 град/сутки.
В процессе выращивания при увеличении массы кристалла скорость охлаждения плавно увеличивают до 1 град/сутки.
За 10 суток вырастает монокристалл рубидий-висмутового молибдата оптического качества весом 7.5 г, размерами: длиной (конус + цилиндр) до 10 мм и диаметром до 25 мм.
По окончании процесса выращивания кристалл отделяют от раствора-расплава и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 20 град/час.
При выращивании кристаллов из раствора-расплава с концентрацией 40 мол.% LiRbBi2(MoO4)4 (литий-рубидий-висмутовый молибдат) и 60 мол.% Rb2Mo2O7 (димолибдат рубидия) объем кристаллов не меняется и оптическое качество не ухудшается.
Оптическое качество выращенных кристаллов определяют под микроскопом визуально. В кристалле отсутствуют включения другой фазы, не выявлены блоки и другие дефекты.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить оптически однородные кристаллы рубидий-висмутового молибдата, RbBi(MoO4)2, не содержащие включений, блоков и трещин, размерами 10×25 мм, достаточными для исследования физических свойств и практического использования.
Claims (1)
- Способ выращивания кристаллов рубидий-висмутового молибдата RbBi(MoO4)2 путем выращивания из высокотемпературного раствора в расплаве из шихты, содержащей растворитель димолибдатат рубидия и висмутсодержащее соединение, отличающийся тем, что в качестве висмут- содержащего соединения используют тройной литий-рубидий-висмутовый молибдат LiRbBi2(MoO4)4, при соотношении литий-рубидий-висмутового молибдата к димолибдату рубидия, равном 10-40: 90-60 мол. %, соответственно, кристаллизацию ведут на затравку, ориентированную по направлению [001], при вращении затравки со скоростью 30-65 об/мин и скорости вытягивания 0,3-1,0 мм/сутки, при постоянном охлаждении раствора-расплава со скоростью 0,2-1,0 град/сутки, при этом выращивание ведут в условиях низких градиентов ∆T<1 град/см в растворе-расплаве.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013123572/05A RU2542313C2 (ru) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Способ выращивания монокристаллов рубидий-висмутового молибдата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013123572/05A RU2542313C2 (ru) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Способ выращивания монокристаллов рубидий-висмутового молибдата |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013123572A RU2013123572A (ru) | 2014-11-27 |
| RU2542313C2 true RU2542313C2 (ru) | 2015-02-20 |
Family
ID=53289177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013123572/05A RU2542313C2 (ru) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Способ выращивания монокристаллов рубидий-висмутового молибдата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2542313C2 (ru) |
-
2013
- 2013-05-22 RU RU2013123572/05A patent/RU2542313C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КЛЕВЦОВА Р.Ф. и др., Кристаллическая структура и полиморфизм рубидий-висмутового молибдата, RbBi(MoO 4 ) 2 , "Кристаллография", 1975, 20, N2, стр.270-275. . КЛЕВЦОВ П.В. и др., Двойные молибдаты и вольфраматы щелочных металлов с висмутом, М + Bi(ТO 4 ) 2 , "Кристаллография", 1973, 18, N6, стр.1192-1197 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013123572A (ru) | 2014-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101451995B1 (ko) | 액상 성장법에 의한 ＺｎＯ 단결정의 제조방법 | |
| CN104870698B (zh) | n型SiC单晶的制造方法 | |
| US4793894A (en) | Process for crystal growth from solution | |
| JP2014214078A (ja) | 結晶成長方法 | |
| CN101514481A (zh) | BaAlBO3F2晶体的助熔剂生长方法 | |
| RU2542313C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов рубидий-висмутового молибдата | |
| Kozuki et al. | Metastable crystal growth of the low temperature phase of barium metaborate from the melt | |
| Simonova et al. | Growth of bulk β-BaB2O4 crystals from solution in LiF-Li2O melt and study of phase equilibria | |
| Yue et al. | Flux growth of BaAlBO3F2 crystals | |
| RU2519428C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов литий-висмутового молибдата | |
| CN114411251B (zh) | 一种使用移动加热器法生长高质量cllb晶体的方法 | |
| RU2556114C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов натрий-висмутового молибдата | |
| RU2540555C2 (ru) | Способ выращивания монокристаллов калий-бариевого молибдата | |
| Carvalho et al. | Crystal growth of Bi2TeO5 by a double crucible Czochralski method | |
| Chen et al. | Growth of lead molybdate crystals by vertical Bridgman method | |
| Kokh et al. | Incorporation of alkali impurities into single crystals of barium metaborate β-BaB 2 O 4 | |
| US3939252A (en) | Dilithium heptamolybdotetragadolinate | |
| RU2732513C1 (ru) | Способ выращивания кристалла из испаряющегося раствор-расплава | |
| RU2705341C1 (ru) | Способ выращивания кристалла метабората бария β-BaB2O4 (BBO) | |
| RU2742638C1 (ru) | Способ выращивания кристаллов или получения сплавов флюоритовых твердых растворов М1-хМ'хF2, где M = Ca, Sr, Ba; M' = Pb, Cd, x - мольная доля летучего компонента M'F2 (варианты) | |
| RU2778808C1 (ru) | Тепловой узел установки для выращивания фторидных кристаллов с близкими температурами плавления методами вертикальной направленной кристаллизации | |
| Simonova et al. | Phase equilibria in the ternary reciprocal system Li, Ba//BO2, F and growth of bulk β-BaB2O4 crystals | |
| Gandhi | Single crystal growth by a slow evaporation technique: Concept, mechanisms and applications | |
| RU1816813C (ru) | Способ получени монокристаллов ортосиликата кали и свинца | |
| UA149418U (uk) | Спосіб одержання монокристалів подвійного ортофосфату калію-гадолінію(ііі) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180523 |