[發明專利]一種用液相共沉淀合成生長料制備磷酸鈦氧鉀晶體的方法

無效

• 申請號: 200710304266.5
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101469449A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 胡章貴;胡靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B29/14;C30B11/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳華

技術領域

本發明屬于非線性光學晶體磷酸鈦氧鉀(KTP)的制備方法，特別涉及一種用液相共沉淀合成生長料制備非線性光學晶體KTP的方法

背景技術

磷酸鈦氧鉀(KTP)晶體是一種性能優秀的非線性光學晶體，它不僅具有很高的非線性光學系數、高的熱導率、很高的激光損傷閾值、較小的失配度及走離角，而且化學機械性能穩定，不易潮解，晶體表面易于拋光。該晶體對1064nm-532nm倍頻效率可達80％。可廣泛應用于制作倍頻、混頻、電光調制、光學參量振蕩和光學波導等元器件。

KTP晶體約在1170℃非同成分熔化且伴有部分分解，所以必須用水熱法或者高溫熔鹽法生長大尺寸KTP晶體。水熱法生長KTP晶體，設備相對復雜。人們通常使用熔鹽法生長KTP晶體。一般采用固相合成生長原料，在生長出的晶體中易出現散射顆粒等晶體缺陷。

發明內容

本發明目的在于為提高KTP晶體質量，消除KTP晶體散射顆粒，提供一種用液相共沉淀合成生長料制備磷酸鈦氧鉀晶體的方法；該方法在原料合成上采用TiCl₄溶液，鈦酸四丁脂-乙醇溶液，硫酸氧鈦或者偏鈦酸作為晶體生長中Ti⁴⁺的來源，取代了原熔鹽法生長中通常使用的TiO₂原料；在高溫燒結前，將原料充分混合均勻，使生長出晶體避免存在散射顆粒等晶體缺陷，可提高晶體質量。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的用液相共沉淀合成生長料制備磷酸鈦氧鉀晶體的方法，其具體步驟如下：

(1)原料的液相合成

(1.1)將在冰水浴下，將經稀釋的TiCl₄溶液加入由KH₂PO₄、K₂CO₃和去離子水組成的澄清溶液中，形成乳狀共沉淀化合物；

所述TiCl₄∶KH₂PO₄∶K₂CO₃摩爾比為0.1～0.303∶0.86～1.36∶0.125～0.31；

(1.2)將乳狀共沉淀化合物在120℃-180℃烘干、磨成粉末，并置入鉑坩堝內，在馬弗爐中升溫至500℃-650℃恒溫燒結6-8小時，得燒結體；

(2)KTP晶體的生長

將步驟(1.2)中得到的燒結體在1000℃-1050℃下熔化，恒溫24-48小時后，冷卻至飽和溫度以上10-20℃，得到混合均勻的熔體；

將預熱后的籽晶下入熔體中，待籽晶回熔部分后，將溫度降至飽和點，按照正轉-停止-反轉的循環方式旋轉籽晶桿，6-10小時后開始降溫，降溫速率由初期的0.2-0.4℃/day增加到后期的1-2℃/day；晶體生長結束后提出晶體，再以20℃-40℃/h的降溫速率降至室溫，取出制得的KTP晶體。

所述的TiCl₄溶液由鈦酸四丁脂-乙醇溶液、硫酸氧鈦或偏鈦酸替代；

所述的K₂CO₃由K₄P₂O₇、K₂HPO₄、K₂SO4、K₂O、KOH、KCL或K₂S替代。

本發明的用液相共沉淀合成生長料制備磷酸鈦氧鉀晶體的方法，其具有如下優點：該方法在原料合成上采用TiCl₄溶液，鈦酸四丁脂-乙醇溶液，硫酸氧鈦或者偏鈦酸作為晶體生長中Ti⁴⁺的來源，取代了原熔鹽法生長中通常使用的TiO₂原料；在高溫燒結前，將原料充分混合均勻，生長出晶體消除了散射顆粒等晶體缺陷，提高了KTP晶體質量。

具體實施方式

實施例1

按摩爾比TiCl₄∶KH₂PO₄∶K₂CO₃＝0.1∶1.26∶0.27；將20ml，5mol/L?TiCl₄在冰水浴中稀釋至含Ti⁴⁺離子濃度為0.1mol/L的500ml溶液A；