[發明專利]一種溴化亞銅晶體的生長方法

無效

• 申請號: 201010139463.8
• 申請日: 2010-03-08
• 公開（公告）號: CN102191545A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 潘建國;趙玲燕;崔玉杰;陳素珍;李月寶;楊書穎
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B7/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及功能材料技術領域中的人工晶體和晶體生長領域。

背景技術：

溴化亞銅是一種具有優良的導電能力的導體、反常的反磁性能、不同尋常的光致發光半導體材料。廣泛用于有機合成的催化、電池、氣體傳感器和激光器。溴化亞銅共具有α、β、γ三種晶相，其中低溫γ晶相的CuBr是閃鋅礦結構。它是在溫度低于385℃合成的立方結構的p型半導體材料，具有寬的直接能隙。它的空間群為F-43m屬于立方晶系。385-469度是具有纖維鋅礦結構的β相。469-488(熔點)是α相結構。三種晶相都是Cu⁺的導體。

目前，有關CuBr晶體的應用和開發研究，最大的困難是CuBr大單晶的獲得。由于在溫度高于385℃時CuBr就轉化為α相或β相，所以不能用熔融法生長得到CuBr晶體。另一方面，CuBr在水中的溶解度非常小，也不能用簡單的溶液法生長。報道CuBr晶體生長的文獻很少。2004年萬松明等報道了利用乙二醇生長CuBr晶體(Crystal?Growth&?Design，2004，Vol?4)。這種方法由于無法控制晶體的成核，得到的晶體尺寸都較小。所得到的晶體也都在毫米級。由于尺寸小、質量差，文獻中都沒有對晶體的質量和發光特性作進一步的報道。完整的發光機理、物化性能也都無法獲得。

發明內容：

本發明的目的就在于公開一種新的生長γ相溴化亞銅晶體的方法。

CuBr不溶于水和一些常見的有機溶劑中，但能溶于一些含氮的有機離子溶液中。離子液體又稱室溫離子液體或室溫熔融鹽，也稱非水離子液體、液態有機鹽等，是指在室溫或室溫附近溫度下呈液態，并由陰陽離子組成的物質。具有很多獨特的物理化學性質：(1)蒸汽壓低、不揮發、易于存放、消除了揮發性有機溶劑的污染問題。(2)液體狀態溫度范圍寬，且穩定性大多比較高。(3)能夠溶解許多有機、無機和金屬有機化合物。(4)通過選擇合適的陰離子或陽離子，可以改變離子液體的極性、親水性/親酯性、粘度、密度、酸性等性質。實驗發現CuBr能溶于咪唑型、吡啶型、吡咯烷型、季銨型、季膦型等陰離子為鹵素的離子液體中。因此，我們利用這類離子液體為溶劑，采用高溫溶劑降溫法生長溴化亞銅晶體

生長時采用分析純的鹵素離子液體為生長溶劑，分析純的溴化亞銅粉末為生長原料。降溫法生長設備采用玻璃加工。具體的生長步驟如下：

1、配置溴化亞銅在鹵素離子液體中的飽和溶液。將溴化亞銅溶于鹵素離子液體中，氮氣保護，加熱至150度以上，利用攪拌器攪拌，直到溶液中溴化亞銅不能溶解，過濾飽和溶液。

2、生長籽晶的制備。利用降溫的方法獲得小的籽晶，選擇晶形較好的晶粒為籽晶，把籽晶粘在玻璃制的晶架上。

3、晶體的生長。配置的飽和溶液注入生長裝置中，氮氣保護，升高溫度，對溶液進行一定程序的過熱處理。將制備好的籽晶放入生長器的上方，恒溫5-30分鐘，放入晶種進入生長溶液中，進行“正-停-反”的轉動?？刂平禍厮俣龋?0-30天后得到大尺寸的溴化亞銅晶體。

本發明的優點在于，溴化亞銅在鹵素離子液體中有相對較好的溶解性和結晶性。這樣，生長出的晶體的晶形完整。通過控制降溫的速度，能得到尺寸較大的晶體。生長出的晶體純度高，質量好。晶體為無色，透明度高。

將生長出的溴化亞銅晶體，進行X射線粉末衍射測試，證明晶體為γ相的溴化亞銅晶體。

附圖說明：

圖1是溶液降溫方法生長溴化亞銅晶體的裝置圖。

圖中1.熱電偶?2.保溫層?3.加熱器?4.籽晶桿?5.晶體?6.溶液

圖2溴化亞銅晶體的粉末衍射圖譜。

具體實施方式：

實現本發明的具體實施方式優選方案1：

1、飽和溶液的制備：取分析純的溴化1-丁基-3-甲基咪唑200ml于玻璃容器中，加入一定量溴化亞銅粉術。在氮氣保護條件下加熱、攪拌使之溶解，得到150度的溴化亞銅的飽和溶液。

2、生長籽晶的制備：利用降溫的方法獲得小的籽晶，選擇晶形較好的晶粒為籽晶，把籽晶粘在玻璃制的晶架上。

3、晶體的生長：配置的飽和溶液注入生長裝置中，在氮氣保護條件下升高溫度至160度，對溶液進行一定程序的過熱處理，恒溫5-30小時。將制備好的籽晶放入生長器的上方，恒溫10分鐘，放入晶種進入生長溶液中，進行“正-停-反”的轉動。降溫速度2度/天，10天后得到尺寸5×5×5mm的溴化亞銅晶體。

所生長出來的溴化亞銅晶體形貌為規則四面體，無色，透明。

實現本發明的具體實施方式優選方案2：